المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : سلسلة مقالات كيف تصمم الدوائر الإلكترونية


الصفحات : [1] 2

ماجد عباس محمد
06-25-2011, 10:21 AM
شرح الدوائر الإلكترونية و تصميمها
سنحاول فى هذه السلسلة السير خطوة بخطوة نحو معرفة كيف تصمم الدوائر الإلكترونية ، الأمر خبرة لا تلقن بسهولة فى كلمات وهى أيضا كأى شئ آخر هبة يختلف فيها الأفراد ولكن بالتأكيد الشرح التالى قد يفيد.
إن لم تكن لديك الرغبة فى تصميم دائرة من البداية فعلى الأقل ستتمكن من تحليل دوائر الآخرين وهو ما لا غنى عنه للصيانة.
تصميم دائرة ككتابة مقال ، ولكى نكتب يجب أن نتعلم أولا اللغة – الحروف أولا ثم الكلمات ثم نكتب بعد ذلك.
الحروف هى
المقاومات بأنواعها
المكثفات بأنواعها
الدايودات بأنواعها
الترانزستورات بأنواعها
كما أن هناك جمل بليغة وتشبيهات يمكن اقتباسها فى المقالات نجد الأنواع التالية مثل
الدوائر الرقمية بأنواعها (بوابات-عدادات الخ) و يجب أن تعرف الوظائف المتاحة فى كل عائلة
الدوائر المتكاملة بأنواعها مثلا مكبرات العمليات مثل 741 و المؤقتات مثل 555 و مثبتات الجهد مثل مجموعة 7800 ، 7900 ، 317 الخ ، نوع من كل مجموعة وليس بالضرورة بالتفصيل و إنما يمكنك دائما اللجوء لكتب البيانات Data sheet لمعرفة التفاصيل أو اللجوء لمواقعها المتعددة ومن أفضلها
http://www.alldatasheet.com
http://www.datasheet4u.com

كما أن الحروف لا معنى لها فالمكونات السابقة ليس لها استخدام منفردة فيلزم مقاومتان على الأقل للحصول على مجزئ جهد أو مقاومة ومكثف لعمل مرشح ترددات.
لنتعلم الكلمات يجب أن نعرف كيف نجمع هذه "الحروف" لتكون مكبر ترانزيستور أو باستخدام LM741 أو دائرة توقيت 555 أو مولد ذبذبات هارتلى أو كولبتز وهى كلها دوائر تقليدية وموجودة بالكتب الأساسية لمقررات الإلكترونيات وما الفرق بين مكبر ترددات الصوت والترددات الأعلى كالفيديو ، أيضا بين تكبير الجهد وتكبير القدرة

كما نختار و نرتب الكلمات لنركب جملة مفيدة نختار و نرتب الوحدات السابقة لنركب دائرة صغيرة تؤدى وظيفة محدودة وهنا تأتى الخبرة وكما يمكن أن يقول شخصا ما جملة طويلة بالكاد تستطيع فهمها وآخر يستخدم ما قل و دل يمكن أن يبنى شخصا دائرة كبيرة لعمل وظيفة صغيرة وآخر يعمل أخرى مختصرة تؤدى نفس الوظيفة – بل أفضل.
لذا يجب أن نذكر هنا أنه لا يوجد تصميم خطأ – ما دام قد أدى المهمة ولكن هناك تصميم أكفأ.
من المهم أن نقتبس هنا من مصممى أجهزة الفضاء "كل مكون يضاف – هو احتمال وارد للتلف والخطأ".
و كما أن من الجمل تتكون الفقرات ومن الفقرات تتكون المقالات والكتب فمن الدائرة الصغيرة تتكون الدائرة الأكبر ومنها تتكون الدوائر المتراكبة.

هذا الأسلوب يسهل المرحلة التالية فى حال عدم أداء الدائرة المطلوب منها لأنك تعلم كل كلمة (دائرة اصغر) على حدة - ما دورها و يمكنك اختبارها لتحدد أين خرج الأداء عن المتوقع.

حال الدنيا أنه غالبا لا شئ يأتى من المرة الأولى فالخبرة غذاؤها الصبر و ماؤها المثابرة وبالتكرار تستطيع التطور.

كما أنك بتعلمك الكلمات تقرأ ما كتبه الآخرون وتتعلم منه البلاغة - بتعلمك هذه الوحدات تستطيع أن تحلل (تقرأ) دوائر الآخرين وتتعلم منها الحرفية والإتقان.

وكما أنك تقرأ للآخرين تشعر أن بها زيادات رغم كبر الاسم ، ستجد فى دوائر الآخرين مثل ذلك رغم كبر العلامة التجارية فالكثير منها يلجأ لحديث التخرج وفرا للنفقات ويركن للحاسبات لتعويض ذلك فالحاسب يشترى مرة واحدة ومن يعمل علية يتقاضى كل شهر ، لا تنظر للدوائر أنها كلام منزل ولكن حكم عقلك أولا ثم إن غلبك الفهم - اسأل.

و لسنا جميعا طه حسين أو العقاد أو شكسبير ولكن يكفى أن نكتب رسالة جيدة أو تقرير لنحل به ظرف ما - و أيضا ربما لن نصمم كلنا دوائر لأبحاث الفضاء ولكن نصنع شيئا أو نطور ما لدينا خير من أن نقف عاجزين أو نسأل أريد دائرة تعمل كذا – ثم لا نعرف فيم أخطأنا عند التجميع.
وختاما لا شئ يأتى مرة واحدة ولا علم يوضع فى كتاب واحد ولا خبرة تكفيها تجربة واحدة وتمنياتى للجميع بالتوفيق.
رجاء من له استفسارأو رأى أن يتكرم بعرضه هنا وشرح مطلبه تفصيلا وشكرا

mohandsyasser
06-25-2011, 01:17 PM
فى انتظار البقية ....

ماجد عباس محمد
06-25-2011, 04:13 PM
شكرا أخى الفاضل
شرفنى هذا التكريم
إن شاء الله سأكمل

ابو نادر
06-25-2011, 06:50 PM
حياك الله استاذنا القدير المهندس ماجد عباس

الكثيرين بحاجه الى خبراتك اولهم انا فـ اهلاَ وسهلا بك وبعلمك المشرف

ماجد عباس محمد
06-25-2011, 07:28 PM
العفو الكبير أخوتى فى الله
أشكر لكم مروركم الكريم و أدام الله المودة

ماجد عباس محمد
06-25-2011, 07:49 PM
بعد إكمال الرحلة السابقة المذكورة فى المقال الأول ابدأ بتقسيم فكرةالدائرة إلى مجموعة من الأجزاء المرتبطة ، كل جزء له وظيفة محددة
ابدأ بمزيد من التقسيم إن احتاج الأمر
ابدأ بتقسيم كل جزء إلى الوحدات السابق شرحها فى المقال الأول (مراحل) مثلا دائرة مكبر و دائرة توحيد ودائرة مقارنة الخ
راجع مسار الإشارة والأوامر – أيضا تغذية التيار لكل الأجزاء (المراحل) .
استخدم لوحة تجميع Bread Board كمابالصورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1146&stc=1&d=1309020067

وهى ببساطة شكلها الخارجى على اليسار و التوصيل الداخلى لهذه الثقوب على اليمين. 4 خطوط تغذية بطول اللوحة ملونة باللونين الأزرق والأحمر لسهولة تمييز الجهود التى ستخصص لكل خط و مجموعة من الوصلات العرضية كل منها 5 ثقوب متجاورة. الفاصل فى المنتصف بعرض المتكاملة القياسية. يستخدم السلك المسمط المستخدم لمد كابلات الهاتف أو الشبكات لتوصيل الأطراف.
هذا موقع مفيد عن كيفية استخدامها
http://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard
http://www.kpsec.freeuk.com/breadb.htm

قم بتجميع الدائرة مرحلة كل مرة ثم اختبر أدائها ،لا داعى لأن تجمع مراحل متعددة ثم تحتار أين العطل ،قم بتعديل قيم المكونات حسب الحاجة – إن احتاج الأمر.
لا تخف فمعظم الحالات المعقدة يمكن تبسيطها وغالبا يعود تحليلها لقانون أوم (فولت = تيار × معاوقة)
إذا كانت الدائرة اكبر من حجم اللوحة ارفع المراحل التى تمت و نجحت و ضع الوحدات التالية

أرجو أن تجعل دوائرك متقدمة وليست معقدة
الدائرة المتقدمة هى التى تستخدم أقل المكونات لأداء وظائف أكثر وتكون المكونات من احدث الطرز لا المنتهى إنتاجها فتكون رغم الأداء المتقدم سهلة الفهم للغير و سهلة الصيانة.
الدائرة المعقدة هى التى تستخدم الكثير من المكونات و العديد من التوصيلات المتراكبة والمتداخلة لتحقيق وظائف أقل فتكون أصعب فهما وأصعب فى الصيانة ويقضى الآخرون أوقاتا يقولون لماذا فعل هذا؟

مثال - دوائرالتليفزيون :
كلنا نعلم أن التليفزيون يتكون من منتخب قنوات – تردد بينى – كاشف صورة – محدد النظام - فاصل ألوان مكبر بينى للصوت – كاشف صوت مكبرات للصوت والصورة دوائر تزامن أفقى و رأسى مولدات التردد الأفقى والرأسى

معظم الأنظمة اليابانية والأمريكية تتكون من مراحل بسيطة ومتعاقبة ، هذا لايعنى أنها ليست متقدمة بالعكس فكل مرحلة تقوم بأدائها أفضل من الأجيال السابقة وتستخدم أحدث التقنية وتعطى أفضل النتائج. عند حدوث عطل تجد الباقى مازال يعمل فيكون لكل عطل - ظاهرة محددة - وهذا فى حد ذاته جزء من الصيانة (الإصلاح)
معظم الأنظمة الأوروبية تتكون من نفس المراحل بصورة معقدة أى ليس من السهل أن تضع حدودا - هذه مرحلة كذا - ومليئة بالوصلات المتراكبة (المتشعبة لأجزاء أخرى) التى ليس من السهل أن تعرف مغزاها أو هدفها وعند حدوث عطل فالظاهرة واحدة - جهاز قتيل - ولاتكاد تعرف إن كان الجهاز به عطل أم أن التيار مقطوع

برامج التمثيل أو تحليل الدوائر SPICE وسيلةجيدة لتقييم دوائرك قبل التنفيذ لكن يجب أن تعرف إمكانياتها جيدا فبعضها لا يؤدى دوره عند حدود معينة وقد يؤدى دورا أكثر كفاءة من الواقع فترى الدائرة تعمل على الحاسب وتفشل فى الواقع أو العكس - تذكر أنها وسائل تمثيلية أى تعتمد على بعض البيانات المعبرة عن سلوك الشيء المراد تمثيله ولن تكون كاملة ولن تكون هى الشيء نفسه.
مثلا الدائرة الشهيرة 555 ليس لها ملف بيانات SPICE كملف ترانزيستور مثلا أو مكبر عمليات ، لذلك تمثل بموديول عبارة عن مجموعة من المقارنات ومجزئ جهد الخ، لذا فهو تقريبى و أحيانا لا يأخذ معاملات تأخير الجهد داخل الدائرة فى الحسبان
لا تنظر بمنظار اسود ولكن الكمال لله وحدة لذلك لا تتوقع الكمال من الدوائر وبرامج الحاسب الخ ، اعرف أداتك وأدائها واستخدمها حيث تكون الأفضل ولكن عقلك – عقلك - عقلك هو من خلق الله وهو أكمل من الحاسب ، فهو يرى الدائرة كاملة من مدخلها لمخرجها بينما الحاسب الفائق القدرة يرى فقط قطعة واحدة فى المرة الواحدة.

استنتج وادرس وجرب فلا علم بدون تجارب ولا تجارب بدون خسارة والفشل دليل العمل والعمل طريق النجاح ولا تيأس فكل ميسر لما خلق له
من المرة القادمة إن شاء الله سنبدأ فى شرح المكونات

سعيد قادر
06-25-2011, 10:20 PM
احلى خبر استاذ ماجد هنا فى الالكترونيات العصرية منور اهلا وسهلا بك بيننا

ماجد عباس محمد
06-26-2011, 12:23 PM
أهلا بك أخى سعيد
سعدت بلقائك مرة أخرى ولقاء باقى الزملاء

ماجد عباس محمد
06-26-2011, 07:00 PM
لكى تصمم دائرة ما يجب أن تعرف أدواتك وقد قابلت طلبة يبحثون عن مقاومات 14.753 أوم .هكذا كانت نتيجة المعادلة وطبعا هذه القيمة لا تصنع كما أن هناك علاقة بين الدقة والقيمة أى أن هذه القيمة يجب أن تكون بدقة أوم لكل عشرة آلاف – أى 0.01% ، لذلك رأيت أن أبدأ بالمقاومات والمكثفات من الزاوية التى لا تدرس عادة فى الجامعات – لن نذكر قانون أوم إلا لاحقا ولكن ما تجده وما لا تبحث عنه فى السوق

المقاومات:
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1154&stc=1&d=1309103905
المقاومة هى جسم يحتوى مادة مقاومة للتيارالكهربى ، لها طرفين على الأقل وقد يكون لها حتى 16 طرف.
حسب المادة المصنوع منها المقاومة يختلف أداؤها واستخدامها.
تعرف المقاومة بقيمتها ، القدرة بالوات ،الدقة % ، النوع أو خامة التصنيع ، الشكل وسنتناول كل صفة على حده
الشكل : هناك عدة أشكال
2طرف : كل المقاومات ذات القيمة الثابتة يكون لها طرفين ، إما سلكين أو أطراف لحام مباشرة على البورده أو عروتين لحام وفى القدرات الكبيرة مسامير رباط .
بعض المقاومات تحتوى فيوز بداخلها أو معها.
المقاومات ذات القدرات اكبر من 3 وات تتغير فى شكلها حيث توضع داخل واقى خزفى أو تلف عليه من الخارج كما تزود المقاومات 25وات أو أكثر أحيانا بمبرد برونزى معدنى.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1155&stc=1&d=1309103905

المقاومات ذات 3طرف عادة تكون مقاومة متغيرة أو مجزئ جهد والطرف الثالث هو المنزلق ( المتغير ) ومنها 4 طرف حيث يكون الطرف الرابع يمثل نسبة ثابتة عليه بالإضافة للمتغير
يجب أن نذكر هنا أن المقاومات المتغيرة أيضا أنواع - نوعين حسب الشكل
أحدهما للتثبيت باللحام فى البورده و غالبا يسمى POT وهو للضبط
الآخر للواجهة لإعطاء المستخدم إمكانية التعديل حسب الرغبة كمفاتيح مستوى الصوت فى المكبرات و غيرها
النوع الثانى منه نوعين حسب التغيير
نوع خطى حيث تتغير القيمة خطيا مع زاوية دوران عمود المقبض و نوع لوغاريتمى حيث العلاقة لوغاريتمية بين الزاوية والقيمة وهو مصنوع لأن الأذن البشرية تشعر بارتفاع الصوت بمنحنى لوغاريتمى أى لو تضاعفت شدة الاهتزازات الصوتية لن تشعر بارتفاعه للضعف وهذا هو السبب فى استخدام وحدات الديسيبل لقياس المكبرات

أيضا هناك ما يحتاج للدوران 10 دورات وتستخدم للضبط الدقيق

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1156&stc=1&d=1309103905

منها تثبيت بوردة للضبط الدقيق و منها تثبيت واجهة للاختيار الدقيق حيث تجدها فى أجهزة القياس مثل الأوسيلوسكوب و مولدات التردد.
و كيف نعرف أين هو من هذه الدورات؟
صنعت مقابض خاصة للتركيب عليها تحتوى "ساعة" أو تدريج من 1:100 على الواجهة و كل دورة كاملة تحرك أرقام داخل نافذة إما بالزيادة أو النقصان من 0 إلى 9 لتحديد أى دورة، و هكذا يمكنك تقدير بنسبة 1:1000 من قيمتها خاصة و أن بعضها تصل دقته إلى +/- 0.5%. أيضا تزود بذراع لتثبيت المقبض حتى لا يتحرك عفويا لأى سبب
ولماذا توضع أرقام على أطرافه؟!! هل هناك فرق؟
نعم ، عند الدوران عكس عقارب الساعة، تحرك المنزلق نحو الطرف 1 والعكس بالعكس وهذا ليمكن المستخدم من التوصيل بصورة تجعل الدوران مع الساعة يتوافق مع زيادة الظاهرة – و أؤكد الظاهرة وليس الفولت.
ما معنى هذا؟
ببساطة لو زيادة الفولت تسبب تقليل إضاءة شاشة ما وجب عكس الأطراف لأن المستخدم يتوقع الدوران يمين لزيادة الضوء.
هذا الرابط به معلومات كثيرة أيضا عن المقاومات
http://en.wikipedia.org/wiki/Special:Search?search=variable+resistor&fulltext=Search

و هذا عن المقاومات المتغيرة

http://en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer

الأطراف الأكثر تكون مجموعة من المقاومات Resistor Pack داخل جسم واحد بعضها تحتوى 4 أو 6 أو 8 مقاومات لها طرف مشترك وشكلها كالمشط وبعضها مجرد مجموعة غير متصلة تشبه الدائرة المتكاملة IC وتكون المقاومات متجاورة
القدرة:
تكون بالقيم 1/8 ،1/4 ،1/2 ،2،1 ،3 ،5 ،7 ،10 ،15 الخ وذلك للمقاومات ذات أسلاك التوصيل
المقاومات الأصغر للحام بدون أطراف وعلى السطح Surface Mount فتبدأ من 1/16 إلى 1 وات
الدقة :
فى السابق كانت تصنع بدقة 20% ولكن الآن مع تقدم التقنية ، حتى مقاومات 10% أصبحت نادرة الوجود وأغلبها 5%
توجد مقاومات بدقة2% و 1% ولكنها أقل تواجدا واعلى سعرا و يمكنك طلب 0.5% أو أفضل
يجب أن نفهم معنى الدقة – لو لدى مقاومة 10 كيلو بدقة 5% فهذا يعنى أن قيمتها الحقيقة قد تكون بين 10500 أوم إلى 9500 أوم – لهذا يجب أن تقرب نتائج الحسابات لأقرب قيمة عملية ممكن تواجدها أو اختيار دقة أعلى إن دعت الضرورة
القيمة
توجدالمقاومات بقيم قياسية على أساس دقة 10% ولا نتوقع أن نجد ما نريد ولكن يمكنك تجميع القيم الوسطى . هذه القيم ستذكر من 10 إلى 99 أما الباقى مضاعفات هذه القيم ×10 أو 10÷ وهكذا
10- 11- 12- 13- 14- 15- 16.5- 18- 20- 22- 24- 27- 30- 33- 36- 39- 43- 47- 51- 56- 61- 68- 75- 82- 91
بقى أن نتكلم عن مادة التصنيع
هناك مقاومات ذات معامل حرارى سلبى أى تتناقص بارتفاع درجة الحرارة (أساسها كربونى) وأخرى ذات معامل حرارى موجب أىتتزايد بارتفاع درجة الحرارة (أساسها معدنى) وتحاول الدراسات أن تقلل هذه المعاملات لقيم لا تذكر كما أن بعضها يصنع خصيصا لإظهار هذه الخاصية وجعلها أكثر انتظاما لاستخدامها كحساسات للحرارة مثل BT100 وهى ذات معامل حرارى موجب وهناك أنواع ذات معامل حرارى سالب تصنع من أشباه الموصلات.
المقاومات الكربونية:
وتصنع من مركب كربونى بشكل أسطوانى وهى تناسب القيم الكبيرة وهى أيضا مصدر للضوضاء والشوشرة لذلك لا تناسب مراحل التكبير الأولية Pre-Amplifiers
مقاومات الفيلم الكربونى
تصنع بطلاء قالب سيراميك بمخلوط كربونى وبعد الجفاف يمكن نحت مسار لولبى للحصول على القيم الأعلى ،نفس المحاسن والعيوب كالسابق
مقاومات الفيلم المعدنى
وتصنع بتبخير وتكثيف المعدن المطلوب على القالب السيراميك وهى أفضلهم من ناحية الخواص واقل ضوضاء لذلك تستخدم فى مراحل التكبير الأوليةPre-Amplifiers
مقاومات السلك الملفوف
ذات دقة عالية وضوضاء قليلة وقدرات (وات) كبيرة ولكن يعيبها أنها لا تناسب الترددات المرتفعة لتشابه شكلها مع الملفات فهى تتصرف كملف عند بعض الترددات ثم يحدث لها رنين عند زيادةالتردد ثم تنقلب لمكثف عند الترددات الأعلى تماما كدائرة رنين التوازى وعند الشراء يذكر هذا التردد Self Resonating frequency فى الخواص
مقاومات الفيلم الكربونى تعانى بشكل أقل من هذه الظاهرة وأفضلهم مقاومات الفيلم المعدنى
فى حالة الدوائرالتى تتحاشى هذه الخواص كدوائر التردد العالى جدا ، ينص صراحة على مقاومات خالية الحث non inductive resistor وهى تصنع خصيصا بهذه الصفة
هذا الموقع به معلومات كثيرة عن المقاومات (http://www.pc-control.co.uk/resistor-types.htm)
هناك مقاومات تتغير مع شدة الإضاءة و تستخدم كحساسات للإضاءة
http://en.wikipedia.org/wiki/Light_Dependent_Resistor
مقاومات تعتمد على الجهد فتقل قيمتها عند ارتفاع الجهد عن قيمة محددة و تستخدم فى التخلص من التداخلات التى تحدث على خطوط التغذية
http://en.wikipedia.org/wiki/Varistor

المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن المكثفات

ماجد عباس محمد
06-27-2011, 08:12 AM
المكثفات:
تنقسم المكثفات لقسمين رئيسيين هما مكثفات التطبيقات الصناعية و مكثفات الدوائر الإلكترونية

مكثفات التطبيقات الصناعية
وهى المستخدمة مع الآلات والموتورات كبادئ إدارة أو مساعد بدء تشغيل للموتورات وتحسين معامل القدرة للمكونات كمصابيح الفلوريسنت أو للموقع ككل وتكون عادة بقيم 1 ميكروفاراد فأكبر.
تشترك هذه المكثفات بأنها تتعرض لجهود مترددة عالية 220 أو اعلى وتصل إلى اكثر من ألف فولت أحيانا كثيرة و أيضا يمر فيها تيار كبير بدء من 0.01 أمبير إلى بضع مئات فى حالات تحسين معامل القدرة ويراعى فى تصميمها تشتيت الحرارة التى قد تتولد نتيجة ظروف التشغيل.

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1158&stc=1&d=1309150651

لذلك تكون كلها عديمةالقطبية ، تتحمل جهود عالية ، صلبة ميكانيكيا ، ذات كفاءة عالية لتقليل الحرارة الناتجة، جيدة التهوية ومعدلات نقل الحرارة من الداخل للخارج عالية حتى لا تصل لدرجات حرارة تتلف معها أثناء التشغيل – الحجم أو الوزن - لا يهم

مثلا لتحسين معامل القدرة لمصباح الفلوريسنت العادى تستخدم مكثف 2 إلى 4 مايكرو
أما لتحسين معامل القدرة Power Factor لموقع ما كمصنع أوما شابه فلا يوجد مكثف يتحمل هذا القدر من التيار الذى قد يصل عدة مئات من الأمبير ، لذلك تستخدم بعض أنواع الموتورات التى عندما تعمل بدون حمل تظهر كحمل سعوى (مكثف) على الخط ، فباختيار طاقة الموتور المناسبة للأمبير المتوقع ثم تعديل الحمل (عادة يكون بمثابة فرملة على الموتور) يمكن ضبط قيمة السعة المطلوبة

قديما كانت تصنع المادة العازلة من ورق مشرب بالزيت وكانت تسمى مكثفات ورقية أما الآن فهناك عدة أنواع أفضل.
فى هذا الرابط معلومات أخرى عن المكثفات الصناعية
http://www.abb.com/product/us/9AAC710017.aspx

لا تستخدم المكثفات المخصصة للدوائر الإلكترونية فى التطبيقات الصناعية فغالبا ما تسخن و تتلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

مكثفات الدوائر الإلكترونية

تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد أو أقل إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 3 فولت إلى عدة آلاف والحجم من أقل من ملليمتر واحد لحجم اكبرمن قبضة اليد و يحتاج حزام معدنى ومسامير للتثبيت

تعرف المكثفات بقيمتها ،الجهد بالفولت ، الدقة % ، أقصى تردد أو الرنين الحر، النوع أو خامة التصنيع ، درجةالحرارة ، الشكل

القيمة
تبنى قيم المكثفات على أساس 20% فتجد القيم التالية ومضاعفاتها
10 ، 12 ، 15 ،18 ، 22 ، 27 ، 33 ، ،39 ، 47 ، 56 ، 68 ، 82 ، 100

أما المكثفات المتغيرة فتكون
مكثفات الضبط الدقيق إما بقيمة ضبط من 4 إلى 40 بيكو فاراد أو من 10 إلى 70 بيكو فاراد
مكثفات التنغيم (اختيار القنوات) عادة أكثر من واحد على محور ميكانيكى واحد و إن لم يكن ذلك واضحا بالشكل لكن عدد الأطراف يكشف ذلك، الشكل يبين الطرف العلوى المستخدم فى اختيار المحطات بينما السطح السفلى يحتوى مكثف ضبط دقيق لكل واحد من هذه المكثفات لضبط قيمة البدء.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1159&stc=1&d=1309150706

تكون هذه المكثفات بقيمة ضبط من 10 إلى 360 بيكو فاراد مهما اختلف الحجم والشكل و نطاق المحطات المستخدم فيه وهو يحتوى على مكثفين على الأقل أحدهما لدائرة الهوائى والآخر للمذبذب المحلى.
مكثفات التنغيم الإلكترونية وهى ثنائى من أشباه الموصلات يوصل عكسيا للعمل كمكثف متغير من 4 إلى 70 بيكو فاراد حسب الجهد العكسى الواقع عليه و سيأتى ذكره فيما بعد.

الجهد بالفولت
للجهد الذى تتحمله المكثفات قيم محددة وهى غالبا
3.3 فولت ، 6.3 ، 12 ، 16 ، 25 ، 35 ، 50 ، 100 ، 200 ، 400 ، 600 ، 800 ، 1000 ، 1200 ، 1500 ، 2000 ، 3000 ، 4000 ، 6000 فولت
ونظرا لاختلاف المعاييرالأوروبية واليابانية والأمريكية فقد تجد أحيانا قيم متوسطة ، يمكن عادة استخدام الجهد الأعلى مباشرة
الجهد السابق ذكره هو جهد مستمر فقط ما لم يذكر صراحة غيرذلك ويميز بعلامة =
المكثفات التى تستخدم مع التيار المتردد يذكر عليها صراحة قيمة الجهد المتردد .
تذكر قيمة أخرى للجهد المتردد (إما على جسم المكثف أو فى صفحة البيانات الخاصة بهذا النوع) وهى تعنى أعلى جهد متردد يمكن تواجده منفردا أو مجتمعا مع الجهد المستمر – والسبب طبعا أنه يسبب ارتفاع درجة الحرارة والتى بدورها تؤثر على جودة المكثف و ربما يتلف
إذا كان المكثف من النوع ذى القطبية – لا تعرضه لقطبية معكوسة تحت أى ظرف
لماذا والمكثف به عازل ولا يمرر تيار، المفترض أن المكثف لا يتأثر إن كان الجهد مستمر أم متردد؟
حقا لكن هناك سببين
أولهما أن العازل ليس مثاليا وهناك تيار تسريب يقل كلما كان العازل أفضل
والثانى أن الإلكترونات تدور حول النواة. الجهد الكهربى يسبب أن المسار يأخذ الشكل البيضاوى كما بالرسم التالى والذى يتجه نحو القطب الموجب.
تغير هذا الانحراف يسبب مرور تيار متردد كنتيجة لحركة هذه الإلكترونات حول النواة مسببا ارتفاع فى درجة حرارة العازل و ينتهى بتلفه
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1160&stc=1&d=1309150752

الدقة %
الدقة يعتمد معناها على نوع المكثف
كل المكثفات الغير كيماوية تكون الدقة هى + / - نفس القيمة مثلا + / - 10%
كل المكثفات الكيماوية تكون الدقة هى الحد الأدنى أما الحد الأعلى فقد يختلف كثيرا بين الأنواع فمثلا مكثف 20% يعنى أنه لن يقل عن 20% من القيمة المدونة ولكن قد يكون أعلى 20 % أو أكثر وذلك لأنها تتغير خواصها بالاستخدام كما سيلى ،لذا فالمكثفات الكيماوية لا تصلح للتوقيت (Timer) و المرشحات الدقيقة و دوائر الرنين لكنها تناسب مثلا المرشحات التى تزيل كل المركبة المترددة من وحدة التغذية مثلا (By Pass) حيث كلما زادت القيمة كان ذلك أفضل

أقصى تردد أو الرنين الحر
المكثفات تصنع من شريطين من المعدن (الألمونيوم غالبا) وبينهما شريط عازل ثم تلف مجموعة الشرائط حول نفسها مما يجعلها تشبه الملف ، من هنا يتكون ما يشبه دائرة رنين ذاتية تجعل له رنين حر ، بعد هذا التردد يصبح المكثف فعليا ملف ذو حث معلوم ، لذا لا يمكن استخدام هذا المكثف قرب هذا التردد و يجب اللجوء لنوع غيره
شكل وأبعاد المكثف هى العوامل الرئيسية فى تحديد هذا التردد لذا المكثفات التى تصنع من شرائح مسطحة تناسب الترددات الأعلى مثل مكثفات الميكا.

النوع أو خامة التصنيع
قليلا ما يؤثر المعدن فى خواص المكثف ولكن المادة العازلة لها التأثير الأكبر ، تنقسم إلى نوعين رئيسيين المكثفات الكيماوية والمكثفات غير الكيماوية

المكثفات الكيماوية
النوع الالكتروليتى :تحتوى محلول كيماوى يرسب أكسيد الألمونيوم كمادة عازلة وهو يتكون نتيجة الجهد الواقع عليه ،ولذلك عند عدم استخدامه لفترة قد تتآكل هذه الطبقة وتسبب تغيرا فى قيمته ولكنها تعود عند الاستخدام
هذا النوع يستخدم كمرشح لإمكانية الحصول على قيم كبيرة تصل لقرابة فاراد ولكن لا يصلح للزمن أو التوقيت أو ضبط التردد لعدم ثبات قيمته وكونه وحيد القطبية أى أن عكس الجهد عليه يجعله موصل للتيار و يحدث قصر وسخونة ثم انفجار ، ومعظم دوائر التوقيت تعرض المكثفات لعكس القطبية.
لا تصلح للترددات أعلى من عدة كيلو ذ/ث لكونه شريط طويل ملفوف من الألمونيوم
هناك خاصية أخرى يجب الحذر منها لهذا النوع من المكثفات هى خاصية البطارية - لاحظ مما سبق أن العازل مادة كيمائية تتكون بوضع الجهد عليه ، فمن الطبيعى أن عند رفع الجهد – تبدأ هذه المادة فى التحلل مولدة جهدا كهربيا قليلا قد يصل لفولت أو أكثر ، هذا الجهد – رغم أنه لا يكفى لتوليد تيار محسوس – إلا أنه قادر على التأثير على دوائر التوقيت و المقارنة وخلافه وللأسف لا يمكن التنبؤ بها فهى تظهر فى واحد أكثر من غيره .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1161&stc=1&d=1309150802

لذا يستخدم فى وحدات التغذية لترشيح مركبات التيار العمومى 50-60 ذ/ث و يعتمد على أنواع أخرى لترشيح مكونات الترددات الأعلى التى تتواجد على خطوط التغذية والتى تتولد من أداء الدوائر المختلفة.

نوع تانتالوم : يحتوى أكسيد التانتالوم بدلا من الألمونيوم وهو لا يحتوى محلول لذلك يسمى Solid Tantalum وهوانسب للترددات الأعلى التى تصل إلى 1 مليون ذ/ث.
لاحظ هنا أن ما يناسب التردد العالى لا يناسب التردد المنخفض والعكس بالعكس ، لهذا عند تصميم دوائر ذات تردد عالى لا بد من جمع هذه المكثفات معا مثلا 0.1 سيراميك مع آخر 100 ميكرو فلا تظن أن الأكبر قيمة يغنى عن الأصغر قيمة فكل منها يعمل عند تردد حيث يفشل الآخر.
القواعد التى اتفق عليها أن كل كارت يجب أن يحتوى على الأقل 100ميكرو عند دخول خطوط التغذية إليه لترشيح مركبات التيار العمومى – بصرف النظر عن الكارت الأم و ما يحتوى من مكثفات – ثم بعد ذلك أضف المكثفات الصغيرة حيث توجد دوائر تذبذب أو مكبرات تيار أو وحدات رقمية.

المكثفات غير الكيماوية موضوع الحلقة القادمة إن شاءالله

احمدابوالمعاطى
06-27-2011, 04:59 PM
اهلا بك مهندس ماجد اسعدنى تواجدك

وجودك سيثرى المنتدى بابداعاتك الجميله



:f52ar::f52ar::f52ar::f52ar::f52ar:

ماجد عباس محمد
06-27-2011, 06:51 PM
شكرا أخى الفاضل لمروركم الكريم و ارجو أن أكون عند حسن ظن الجميع

ماجد عباس محمد
06-27-2011, 07:05 PM
المكثفات غير الكيماوية
تتميز بعدم القطبية وثبات القيمة و إمكانية الحصول على دقة عالية ، لذلك يستخدم فى التوقيت و ضبط التردد
القيم و المواصفات كما فى البند السابق
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1162&stc=1&d=1309190196
أشهر الأنواع هى
بوليستر : تستخدم مادة البوليستر كعازل يعطى إمكانية الحصول على جهد أعلى ، سهولة التوافر ، رخص التكلفة ، مستقر مع تغير درجة الحرارة نسبة الدقة من 5 إلى 10 %
بولى بروبيلين :أدق من السابق حيث يمكن أن يصل إلى 1% وانسب للترددات الأعلى
بوليستيرين : لايناسب الترددات العالية لكونه ملفوف – يناسب المرشحات والتوقيت
بوليستيرين ذوفيلم المعدنى : معروف باسم مايلار والاختلاف أن المعدن يكون فيلم رقيق على العازل مما يجعل له خواص فريدة منها عند حدوث قصر بداخله فالشرارة تأكل المعدن والعازل تاركة المكثف أقل قليلا فى قيمته دون حدوث قصر لعدم تكون كربون من الاحتراق وعدم توافر معدن بغزارة تؤدى لالتحام الطبقات مكونا قصر مستديم
ذات جودة عالية ، عالى الثبات ، يتحمل الحرارة ، جيد بصورة عامة
ايبوكسى : يمكن الحصول على قيم كبيرة ولكن لا يناسب الترددات العالية
سيراميك : وهى انسب الأنواع كمرشحات التردد العالى ، تتأثر بالحرارة لذلك لا تستخدم فى الرنين لتحديد التردد وتصنع بعدة أشكال و توجد فى كل الدوائر المنطقية لتنقية خطوط التغذية وتوزع على البورده تقريبا بجواركل 1-3 دائرة متكاملة IC

سيراميك متعدد الطبقات : مناسب للترددات المرتفعة وأكثر ثباتا ولكن لا يناسب الترددات العالية جدا 10 ميجا فأكثر ، ويستخدم لترشيح الترددات وليس فى توليدها
ميكا – فضة :انسب الأنواع للترددات العالية كدوائر رنين الخ عالى الثبات ، اعلى سعرا ولكنه يساوى التكلفة

درجة الحرارة
هوالمدى الذى يمكن للمكثف أن يعمل فيه دون أن تتغير خواصه أو يتعرض للتلف من قيم تحت الصفر المئوى إلى +35 أو +45 .. حتى + 125
جدير بالذكر أنها ليست فقط درجة حرارةالوسط المحيط فقط ولكنها تشمل الحرارة المتولدة داخله و أيضا تظل قيمته فى حدود الدقة المحددة
عندما يتعرض المكثف للجهدالمتردد فإن إلكترونات المادة العازلة تغير مدارها حول النواة من مدار دائرى لمدار بيضاوى يتابع القيم اللحظية للجهد متسببة فى مرور تيار تسريب صغير Leakage Current لكنه مؤثر فى ارتفاع درجة حرارة المكثف الداخلية وهذا ما يؤثر فى أداؤه لذلك هناك بعض المكثفات تفشل عند تعرضها لهذه الظروف و تلاحظ بان تعمل عند البدء وبعد فترة قصيرة تتغيرالنتائج نتيجة لتغير قيمة المكثف.

الشكل
الشكل كما سيق الذكر له تأثير مباشر على التردد وأيضا إمكانية أن يحل مكثف محل آخر إذ بعضها أطرافه من جهة واحدة وأخرى من جهتين - المكثفات الأكبر حجما تكون أكثر عرضة للتداخلات وتأثير المراحل على بعضها من المكثفات الصغيرة فمثلا المكثفات التى يستخدم فى الدوائر ذات التثبيت السطحى ٍSurface Mount لا يناسبها أحيانا الاستبدال بأخرى اكبر حجما

فيما يلى بعض المواقع التى تقدم معلومات إضافية عن المكثفات
http://www.radio-electronics.com/inf...itor_types.php (http://www.radio-electronics.com/info/data/capacitor/capacitor_types.php)
http://www.uoguelph.ca/~antoon/gadgets/caps/caps.html (http://www.uoguelph.ca/%7Eantoon/gadgets/caps/caps.html)

تكلمنا كثيرا عن المكثفات – ما هى قيمة المكثف
حسنا – المكثف سعة مثل حوض يحتوى سعة إذن كم يكون "واسعا" هذا الشىء
لو وضعنا به أشياء و لم ترتفع كثيرا إذا هو واسع و إن ارتفعت إذن هو ضيق
أى سعته يعبر عنها بقسمة كميه الأشياء على ارتفاعها
و كهربيا كمية الكهرباء التى دخلت فى وحدة زمن مقسوما على ارتفاع الجهد على طرفيه
كميه الكهرباء ؟ هل هذه مزحة؟
كلا لو تذكرنا كم إلكترون فى الكولوم والأمبير هو واحد كولوم فى الثانية لأمكننا أن نقول
السعة = مقدار الشحنة الداخلة ÷ الجهد المرتفع فى وحدة الزمن = مقدار الشحنة ÷ فرق الجهد
C = Q \ ∆V
C= I*T\∆V
أى السعة = التيار × الزمن ÷ الفولت الذى تغير أو المسمى فرق الجهد ( ∆V)

لو نذكر هذه العلاقة عندما نتحدث عن الزمن و دوائر التزامن.

الملفات موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله و ما هى العوامل المؤثرة خلاف الحث عند اختيار ملف.

سعيد قادر
06-27-2011, 11:12 PM
جزاك الله كل الخير استاذ ماجد

ماجد عباس محمد
06-28-2011, 09:12 AM
أسعدنى مروركم الكريم أخى العزيز

ماجد عباس محمد
06-28-2011, 11:07 AM
الملفات
تنقسم إلى ملفات قدرة عالية وملفات للدوائر الإلكترونية
ملفات القدرة العالية أو الصناعية
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1171&stc=1&d=1309248582
1171
تكون عادة لفات من سلك نحاسى معزول مناسب القطر على قلب من شرائح الحديد السليكون كالمحولات ولكن تختلف عنها فى وجود فجوة لمنع تشبع الحديد حتى لا يفقد قيمة الحث – العزل أحيانا بالورنيش فقط أو طبقة من الورنيش و طبقة من خيوط عازلة
أحيانا توصل مع الموتورات أو مع المحولات التى تحول حمل معين من 3 فاز إلى مصدر تيار فاز واحد وغالبا مع وحدات توحيد التيار المتردد باستخدام الثايريستور .
يمكنك التفريق بين المحول والملف بسهولة بالنظر إلى جانب الحديد الذى يتكون من مقطعى E , I ففى المحولات تتبادل المقاطع حتى لا تتكون فجوة أما فى الملف فيكون كل مقطع مجمع على حدة ثم يوضع الملف فى بكرة توضع حول الجزء الأوسط من حرف E ثم توضع المجموعة الأخرى وتوضع بينهما غالبا قطعة من الفيبر سمكها يحدد عرض الفجوة وتربط بشنبر (حزام معدنى) يمسك القطع معا، كما أن غالبا يكون الملف ذو طرفين أما المحول فعلى الأقل ثلاثة أطراف.
يحدد الملف هنا بقيمة الحث بالهنرى و أقصى تيار مستمر يمكن أن يحتمله الملف و أيضا أقصى تيار يتحمله السلك (متردد + مستمر). وجدير بالذكر أن أقصى تيار مستمر يذكر حين يخشى أن يسبب هذا التيار تشبع الحديد فتقل قيمة الحث كثيرا . ونظرا لأن هذا التشبع لا يحدث دوما ولكن فقط عند قمم التيار المتردد حين يضاف المجال الناشئ من نصف الذبذبة مع المجال الناشئ من التيار المستمر مسببا تشبع ، فيحدث ذلك تشويها فى شكل الموجة مسببا توليد توافقيات وحدوث زن فى الملف.
جدير بالذكر أن الدقة هنا ليست ذات أهمية لأن الاستخدام غالبا تصحيح معامل قدرة أو التخلص من ضوضاء ما.
1169
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1169&stc=1&d=1309248693
ملفات الدوائر الإلكترونية
تستخدم الملفات عادة فى أحد تطبيقات ثلاث
دوائر رنين - ملف خانق - ملف حمل ورغم اختلاف المسميات إلا أن الهدف واحد هو اختيار تردد أو مجموعة ترددات إما للمرور أو للمنع أما ملف الحمل يستخدم لتغيير طبيعة الحمل من حمل سعوى إلى حثى لأن كل أشباه الموصلات مثل الترانزيستور مثلا لا تتقبل الأحمال السعويه و لكن تقبل الأحمال الحثية

تعرف الملفات بقيمتها ، الدقة % ، النوع أو خامة التصنيع ، مقاومة التوالى أو معامل الجودة ، التيار بالأمبير ، الرنين الحر ، الشكل
1170
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1170&stc=1&d=1309248693
القيمة
هى قيمة الملف بالهنرى ، مللى هنرى أو نانو هنرى أو ميكرو هنرى وتعتمد أساسا على أبعاد الملف وعدد لفاته ونصف فطر اللفات ومادة القلب
القيم نفسها الموجودة للمكثفات موجودة أيضا للملفات أى على أساس 20%

الدقة
غالبا توجد 10% ، 5% و أحيانا قليلة 2% أو 1%

النوع أو خامة التصنيع
يقصد بها نوع القلب والذى يحدد لحد بعيد نطاق الترددات المناسب للملف
القلب الهوائى حيث يلف الملف على مشكل من الفيبر أو البلاستيك ويترك قلبه خاليا ، يناسب كافة الترددات لكن قيمته تكون صغيرة لصعوبة التشكيل ، كثرة اللفات تزيد من السعة المتولدة بين اللفات وبعضها ، مسببة الرنين عند ترددات منخفضة
هذا النوع حساس للسعة الشاردة والالتقاط من المجالات القريبة كما أن وضعه داخل علبة معدنية بهدف الحجب المغناطيسى أو الكهربى يزيد من السعة الشاردة و يغير التردد.
القلب الحديدى وتصنع من قلب من رقائق حديد السليكون المعزول مما يسبب ارتفاع الحث بنسبة كبيرة ، التيارات الدوامية فى الحديد تسبب فقدا عاليا عند ترددات حوالى 1000 ذ/ث فما فوق لذلك يناسب الترددات المنخفضة فقط
قلب برادة الحديد تمزج برادة الحديد بمادة عازلة ولاصقة كالسيراميك أو الإيبوكسى لتقليل التيارات الدوامية ويناسب هذا النوع ترددات أعلى حتى عدة ميجا هيرتز حسب مواصفات المادة.
قلب فرايت ويصنع من خامات أو مركبات حديدية لها مواصفات متنوعة تناسب ترددات من فوق سمعية لبعض أنواع تستخدم فى دوائر الميكرو ويف

مقاومة التوالى أو معامل الجودة
السلك المصنوع منه الملف له مقاومة أومية ، هذه المقاومة – مهما صغرت - تسبب فقدا فى التيار ومن ثم تقلل جودة الملف ويتسع نطاق الترددات التى تمر من دائرة الرنين المصنوع منها هذا الملف
Q=ωL\r
حيث Q هى معامل الجودة
= ω
× 2 ط × التردد
= L الحث بالهنرى ، r مقاومة السلك بالأوم
BW= fo \ Q
حيث BW هو نطاق الترددات
، fo هو تردد الرنين

التيار بالأمبير
هو أقصى تيار مستمر يمكنه المرور نتيجة قطر السلك المستخدم والذى قد يكون 0.1 مم أو أقل وأيضا حتى لا يحدث تشبع لمادة القلب
هذه الخاصية هامة جدا إذا كان الملف سيوصل بين ترانزيستور و مصدر التيار مباشرة كما فى دوائر الذبذبات ، لم تسمع عنها من قبل أليس كذلك؟- عفوا عندما يقال استخدم ملف رقم كذا من شركة كذا أو سلك قطره كذا و لف ...الخ قد حددت كل هذه العوامل سويا

الرنين الحر
هو نتيجة الحث الناتج من اللفات والقلب مع السعة الناتجة من تجاور اللفات مشكلا دائرة رنين توازى تجعل الملف له رنين عند تردد معين و بعده قد يكون له قيمة سعويه بدلا من حث

الشكل
يحدد ملائمة الملف لاستخدام معين كالأطراف و أنواعها أو كونه مكعب صغير لدوائر التثبيت السطحى أو ملفوف على قلب دائرى أو غيرة كمرشحات لخطوط التغذية .

الرابط التالى به مزيد من المعلومات
http://en.wikipedia.org/wiki/Coil
وفى الرابط التالى موقع لحساب الملفات ذات الطبقة الواحدة و المتعددة الطبقات
http://www.captain.at/electronics/coils/

كيف نقرأ قيم هذه المكونات؟ هذا موضوعنا القادم إن شاء الله

ماجد عباس محمد
06-29-2011, 10:37 AM
كيف نقرأ قيم المكونات؟
هناك طريقتان لتسجيل قيم المكونات هما الكتابة و الألوان
الكتابة تعتمد الأرقام والحروف حيث تدل الحروف على قيمة العدد كونه بالآحاد أم ألاف أم ملايين فمثلا
K,k تعنى ألف من كلمة كيلو
M تعنى مليون ولكن m تعنى مللى أى جزء من ألف ولنتذكر فالحرف الكبير للقيمة الكبيرة
U,u تعنى مايكرو وهى جزء من مليون
N,n تعنى نانو وهى جزء من ألف مليون أى 10¯9
و أخيرا P,p تعنى بيكو وهى جزء من مليون المليون أى 10 -12
أما الأحرف R,F,H فهى تعنى الوحدة من المقاومة أو المكثف أو الملف بالترتيب فمثلا
56R تعنى مقاومة 56 أوم لاحظ أن الرقم يسار الحرف بينما
0R2 و تكتب بدون صفر أحينا R2 على القطعة ذاتها (لا على الرسم) تعنى 0.2 أوم
3F3 تعنى مكثف 3.3 فاراد
20H تعنى ملف 20 هنرى
أيضا العلامة العشرية تكتب إما بالطريقة التقليدية فى وسط الرقم أو بوضع الحرف مكانها فمثلا
4K7 بجوار مقاومة تعنى 4.7 كيلو أوم و التى قد تكتب 4.7K أيضا
5n6 بجوار مكثف تعنى 5.6 نانو فاراد و التى قد تكتب 5.6nF أيضا
أيضا 4m7 بجوار ملف تعنى قيمته 4.7 مللى هنرى و التى قد تكتب 4.7mH أيضا.

هناك طريقة الأرقام الثلاث فمثلا تكتب 102 وهذه لا تعنى مائه و لكن هى تعنى ألف لأن الرقم الأيمن وهو هنا 2 يعنى عدد الأصفار على يمين الرقم أى نستبدل 2 بصفرين ليصبح الرقم 1000 و بالمثل 104 تعنى 100000 أى مائة ألف
حسنا هذا فى المقاومات مفهوم و ماذا عن الباقى!!
تعتبر وحدات المكثف البيكوفاراد حيث لا يوجد عمليا أصغر منها و تعتبر وحدة الملف الميكرو هنرى حيث لا يوجد أيضا عمليا أصغر منها

الطريقة الثانية بالألوان وهى موضوعنا القادم بإذن الله

ماجد عباس محمد
06-29-2011, 08:50 PM
تمييز المكونات بالألوان
الطريقة الأخيرة تستخدم الألوان لتحديد القيم حيث يوضع اللون الأول لتحديد الرقم الأول أى الأكبر ثم اللون الثانى لتحديد الرقم التالى ثم عدد الأصفار.
كيف تحدد الأرقام بالألوان؟ نحن نرى بالضوء لذا لماذا لا نتبناه؟؟
حسنا لنبدأ بالأسود وهو يعنى لا ضوء و يناسب الرقم صفر و الأبيض الذى يعنى كل الضوء لأعلى رقم وهو 9 و طبعا لا بأس من اعتبار الرمادى التالى للرقم 9 أى 8 فهو كل الطيف ولكن أقل فى الشدة
باقى الألوان يكون من السهل أن نتذكرها بتذكر "قوس قزح" أى ألوان الطيف حيث تبدأ بالأحمر أدناهم ثم البرتقالى ثم الأصفر ثم الأخضر ثم الأزرق فالبنفسجى
و من لديه خبرة بالرسم و الألوان سيجد أن البرتقالى هو التدرج الطبيعى من الأحمر للأصفر لأن مزج الأحمر والأصفر يعطى البرتقالى
نفس الأمر بين الأصفر والأزرق يأتى الأخضر
وبالمثل الأحمر مع الأزرق يأتى البنفسجى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1175&stc=1&d=1309369550

وهكذا فلقراءة المقاومة المرسومة بالشكل، نبدأ من جهة اللون المجاور للحافة فنجد أحمر =2 ثم بنفسجى =7 ثم أصفر = 0000 و بهذا فالقيمة 270000 أى 270ك أوم
إذن لو كان اللون الثالث أسود فهذا يعنى أنه لا يوجد أصفار كما بالرسم الأسفل فتكون 27 أوم فقط.
كيف إذن نحصل على 2.7 أوم أو 0.27 أوم؟؟
حسنا لو كان الشريط الثالث ذهبيا نقسم على 10 أى 2.7 أوم ولو كان فضيا نقسم على 100 فتكون 0.27 أوم
هذه المقاومة تكون ذات دقة 20% لأن عدد الألوان هو ثلاث فقط، و لو تذكرنا ترتيب القيم فى شرح المقاومات سنتذكر لماذا ثلاث أرقام تكفى للتعبير عنها .
بوضع شريط عريض بعد الألوان السابقة فضى اللون يعنى أنها ذات دقة 10% ولو كان ذهبى اللون تكون 5% وعادة ما يكون هذا الشريط أعرض من الباقى.
ماذا نفعل عندما نريد دقة أعلى من 5% مثلا 2% أو 1%؟؟
لنأخذ مثال عددى فمقاومة 10ك مثلا بدقة 1% لن تتغير بأكثر من 100 أوم أى ستكون من 9900 الى10100 أو 9.9ك حتى 10.1 ك وهذا يتيح تصنيع مقاومة 10.5 ك ،10.7 ك الخ لذا يجب أن نضيف رقم ثالث للطريقة السابقة أى حزام ذو لون يعبر عن الرقم الثالث. فتكون مثلا مقاومة 12.3 ك هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1176&stc=1&d=1309369588

نلاحظ أن شريط الدقة الآن بنى اللون ليوضح أن الدقة 1% ولو كان أحمر اللون ستكون الدقة 2 %
بقى أن نذكر أن بعض المكونات الأخرى مثل الملفات و بعض المكثفات القديمة استخدمت أسلوب مشابه ولكن مبنى على أساس الجسم ثم الطرف و أخيرا النقطة هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1177&stc=1&d=1309369622


عند توصيل أى من المكونات السابقة لمصدر جهد فهى تتصرف حسب قانون أوم وهو موضوع الحلقة القادمة

ماجد عباس محمد
06-30-2011, 08:15 AM
قانون أوم
دائما نبدأ بالجهد = الخ - هل حقا نفهم كل كلمة منه؟
هل نعلم أن ليس هناك ما يسمى قانون أوم!!
ملحوظة هامة جدا : أنا لا أقلل من شأن أى من الآتى ذكرهم فيكفيهم تقديرا أنهم لاحظوا ما لم يلاحظه غيرهم ولكن فقط أحاول تقليل الغموض حول الكهرباء والذى ينبت الخوف

هناك قانون واحد فى الحياة أن القوة المؤثرة كلما زادت استطاعت أن تحرك أشياء أكثر بداية من حركة كرسى فى المنزل أو ضغط صاحب نفوذ - إلى مسار الكواكب والنجوم و المجرات ، فقط لاحظه السيد/ نيوتن فى الأجسام فسمى قانون نيوتن
ق = ك × ج
ولاحظه باسكال فى السوائل بالضغط و معدل سريان السائل و معاوقة المسار ولاحظه أوم فى الكهرباء .
فالسيد أوم قال قانون نيوتن بطريقته و السيد نيوتن كذلك
لنرى كيف هذا
السيد نيوتن قال ق = ك × ج حيث ق القوة و حيث ج التسارع أو الجريان و حيث ك الكتلة – فإن كانت لشىء مثل البلى كانت عدد البلى مضروبا فى كم بلية تعبر فى الثانية و مثلها عدد الإلكترونات فى الثانية .
وهذا قانون أوم حيث ق القوة "الدافعة الكهربية" ونسميها فولت ، الجريان هو معكوس معنى المقاومة و الكتلة هى كم إلكترون تعبر فى الثانية و قد تم تعريف الأمبير بأنه 1 كولوم فى الثانية و أيضا
كولوم = 6241418050180000000 إلكترون ( 6241 × 10^15 إلكترون )
من هنا نرى أن قانون أوم هو قانون بديهى مطبق فى كل جوانب الحياة تحت مسميات مختلفة
ف = ت × م أو v=i*r
هذا القانون يجب أن نشعر به و نتشربه لآن الكثير ممن عجزوا عن فهم أداء دائرة إلكترونية و تحليلها كان لخوفهم أن يطبقوا قانون أوم – أو فشلوا ظنا منهم أن دائرة بالدوائر المتكاملة لها قوانينها المتقدمة.
سينطبق قانون أوم فى بطارية ومقاومة كما سينطبق فى الميكرو ويف و خطوط نقل القدرة وعلى كل مستوى جزئى أو كلى أى جزء من الدائرة أو كلها أو بعضها.
أيضا السيد كيرشوف طبق هذا الكلام وسمى هذا التطبيق قانون كيرشوف الأول.
أيضا لا يوجد قانون كيرشوف ولكن هو من لاحظ تطبيق القانون الطبيعى فى الكهرباء.
ما هو؟ ببساطة تخيل مجموعة أصدقاء فى حلقة ساكنة ويشدوا بعض.
مادام لا حركة إذن هناك اتزان أى مجموع القوى متعادل أو = صفر
و السيد كيرشوف قالها بالكهرباء – ما دام هناك اتزان إذن مجموع القوى (الجهود أو الفولت) = صفر و الاتزان يطلب دائرة مغلقة لأن لو الحلقة فتحت تتحول لشد حبل وتكون هناك حركة.
هذا هو القانون الأول للسيد كيرشوف - ماذا عن القانون الثانى ؟
لو وقفت على باب و أخذت تعد الناس،
هل يصعب عليك أن تقول مادام لا يختفى البشر إذن عدد من دخلوا لا بد أن يساوى عدد من خرجوا – حسنا نسمه قانون باسمك كما سماه كيرشوف باسمه حيث قال:
مجموع التيارات الداخلة لأى نقطة = مجموع التيارات الخارجة منها
ملحوظة هامة جدا مرة أخرى : أنا لا أقلل من شأن أى من العلماء السابق ذكرهم فيكفيهم تقديرا أنهم لاحظوا ما لم يلاحظه غيرهم ولكن فقط أحاول تقليل الغموض حول الكهرباء والذى ينبت الخوف.
إن شئت أن تبنى حاسب ألى من مكوناته – تشرب بهذه القوانين الثلاث – أو إن شئت – قانون أوم و تطبيقيه كيرشوف 1 ، 2 و قاعدة ثيفينن.
مصادر الجهد والتيار موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

سعيد قادر
06-30-2011, 10:07 PM
شرح وتفسير جميل منك استاذ ماجد استمتعت بالقراءة شكرا لك وجزاك الله كل الخير

ماجد عباس محمد
06-30-2011, 10:37 PM
أسعدنى مروركم الكريم أخى سعيد

ماجد عباس محمد
06-30-2011, 10:59 PM
الآن وجب علينا أن نبدأ ببعض الدوائر
لنبدأ ببعض الدوائر يجب أن نضيف مصدر للتغذية – لذا نحتاج أن نعرف أنواع مصادر التغذية.
هناك نوعين فقط وكل نوع قد يعطى تيار مستمر أو متردد أو أى نوع آخر تريد – فقط نبدأ من البداية.
النوعين هما مصدر جهد ثابت – و مصدر تيار ثابت
طبعا ستطلب مثال ، قبل المثال نقول أنها مصادر غير موجودة فى الحياة لأنه لا يوجد شئ مثالى أو كامل لذا نجد أشياء أقرب ما تكون لذلك أو تتصرف هكذا فى حدود معينة – تقصد فى حمل معين ؟
حسنا لقد قلتها ولكن ما هو الحمل؟ الحمل هو التيار المسحوب من أى منها وليس المقاومة
لماذا اللعب بالألفاظ أليس الاثنان واحد؟
كلا فالحمل جزء منه هو المقاومة ولو كان شئ مثل الموتور مثلا فكيف سيكون الحال؟
– حسنا ما هى تلك المصادر؟
المصدر ذو الجهد الثابت : هو مصدر يعطى جهدا ثابتا "مهما كان الحمل أى مهما كان التيار"
إذن وضحت الصورة لماذا لا يمكن وجودة لأن مهما كان الحمل تعنى لو وضعنا قصر على مخرجه أى مقاومة = صفرا
بقانون أوم ف = ت × م إذن التيار = الجهد ÷ صفر أى = مالا نهاية !! وهو لا يمكن
لا تقل لماذا - فقط تذكر - كم مليون إلكترون لكل 1 أمبير والطاقة أيضا = الفولت × التيار = أيضا مالا نهاية!
لذا نكتفى بأن نقول أنه جهد ثابت على مدى حاجتنا
وهذا يتطلب أن تكون مقاومته الداخلية أصغر ما يمكن
هيه ما هذا الداخلية الذى تقول الآن
مهلا فهو مكون من أسلاك توصيل و مكونات داخلية متنوعة وكل هذا له مقاومة مهما تكن صغيرة
أمثلة البطاريات بأنواعها – مصادر التغذية عموما
النوع الثانى – مصادر التيار الثابت وهى من اسمها تعنى مصادر تعطى تيار ثابت بصرف النظر عن قيمة الحمل
و ماذا لو انقطع السلك ؟
طبعا لكى نمرر نفس التيار فى الهواء يجب أن نرفع الفولت لقيمة 20 ألف فولت لكل سم من المسافة بين طرفى السلك!
لذلك أيضا نكتفى أيضا بالقول أنه تيار ثابت فى نطاق احتياجاتنا
وهذا يتطلب أن تكون مقاومته الداخلية عالية جدا – مثال بعض دوائر شحن البطاريات تشحن بتيار ثابت
أيضا كما سنرى لاحقا الترانزستورات تعمل عمل مصدر تيار ثابت
وهذا رمز المصدرين المذكورين
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1183&stc=1&d=1309463742
المصدر الذى يغذى بجهد ثابت يرمز له برمز البطارية حيث كان أول اكتشافات واختراعات الكهرباء وكان له رمز مستقل ولما ظهرت مصادر الجهد المتردد ظهر لها رمز مستقل لكن مفهوم مصدر التيار الثابت لم يكن مستوعبا وقتها ، لذا نشأ الرمز متأخرا و مع التقدم العلمى رمز له بالحلقتين مع ذكر قيمة التيار و نوعه

هل طاقة المستمر تساوى طاقة المتردد؟
بالتأكيد تغير قيمة الجهد و من ثم التيار بالتبعية مع الزمن يجعل القدرة فى المتردد أقل منها فى المستمر المساوى له عدديا فى القيمة العظمى ، لذلك نشأت الحاجة لوحدة أخرى توحدآثار التيارين.
أخذ المتوسط لن يعطى الأثر المطلوب لأن القدرة تعتمد على حاصل ضرب التيار و الفولت، و بالنسبة للحمل ستكون مربع الفولت / المقاومة. بالتربيع سينتهى الجزء السالب من الموجة لأن -1*-1=+1
بأخذ متوسط الموجة الجديدة نحصل على مربع الطاقة المكافئة، و من ثم أخذ الجذر التربيعى لها يعطى هذه القيمة ولهذا سميت جذر متوسط التربيع RMS وهو جذر2 من القيمة العظمى أى قيمة القمة للموجة ألجيبية فقط و تختلف باختلاف شكل الموجة.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1184&stc=1&d=1309463775

سنلاحظ من الرسم أن الجهد المتردد يتراوح ما بين قمة موجبة و مثلها سالبة وهذا يجعل القيمة بينهما أكبر، وهذا سيضع قيودا على تصميم المكبرات لاحقا. رجاء أن نتذكر أنه للحصول على 7 فولت متردد فهذه تعنى ج م ت
قمتها = 1.414 × 7 = 10 فولت و لحاجتنا إلى +10 و – 10 سنضطر لاستخدام مصدر تغذية 20 فولت على الأقل.

ماجد عباس محمد
07-01-2011, 09:30 AM
التوصيل على التوالى والتوازى

أولا نحاول تعريف هذا المفهوم
التوصيل على التوالى حين يخرج التيار بكامله من المكون الأول ليدخل بكامله إلى المكون الثانى.
التوصيل على التوازى حين يكون الجهد على المكون الأول بكامله على المكون الثانى.
أهمية هذا التعريف أننا حين نناقش الدوائر الإلكترونية لاحقا يظن البعض أنها على التوالى نظرا لكون خرج الدائرة الأولى يدخل الثانية وهذا فى الواقع له اسم خاص وهو التوصيل على التتابع لأن الدائرة الثانية تتبع الأولى أو تليها لكن لا يدخل تيار الأولى الدائرة الثانية بالمفهوم الذى شرحناه سابقا.
الآن سنطبق قانون أوم لتعرف تأثير توصيل المكونات على التوالى والتوازى و نأخذ الاعتبارات العملية بعد ذلك فهناك قليل من المفاجئات.
المقاومات:
المقاومة مثل سلك ملفوف أو قطعة من الكربون، عند توصيل أكثر من واحدة على التوالى كأننا أطلنا قطعة السلك أو يمكن القول أن من تعريف المقاومة
م = ρ × ل ÷ س حيث ρ هى المقاومة النوعية للمادة و ل = الطول بالسنتيمتر و س = مساحة مقطع السلك أو المادة
نجد أن من البديهى أن التوصيل على التوالى يعنى جمع هذه المقاومات.
م = م1 + م2 + م 3+ ....

التوصيل على التوازى يوفر أكثر من مسار للتيار مما يجعل الحساب مطلوب
م = ف ÷ ت حيث ف= الفولت و ت = التيار و م= المقاومة المكافئة
بالنظر للمقاومات فى الرسم نجد
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1185&stc=1&d=1309501534

ت = ت1 + ت2 + ت3 + ...
ت1 = ف ÷ م1
ت2 = ف ÷ م2 وهكذا و بالتعويض نجد

ت = ف/م1 + ف/م2 + ف/م3 +

بقسمة الطرفين على ف

ت/ف = 1/م = 1/م1 + 1/م2 + 1/م3 +..

أى أن مقلوب المقاومة المكافئة = مقلوب الأولى + مقلوب الثانية + الخ
من هذه العلاقة نجد أن س مقاومة على التوازى = قيمة الواحدة ÷ س
و مجموع مقاومتين على التوازى

م= م1*م2/ (م1+م2) أى حاصل الضرب مقسوما على ناتج الجمع.

أما القدرة بالوات فببساطة حاصل جمع القدرات، لكن هل تتحقق قاعدة القدرات عمليا ؟
فى التوصيل على التوالى يتوزع الجهد على المقاومات بنسب توازى قيمة كل منها، مما يجعل القدرة المستهلكة فى كل واحدة تتناسب مع ذلك الجهد و لهذا يجب أن نحترس ألا تصل إحداها لأكثر مما صممت لتحتمل.
مثال: هل توصيل مقاومة 100 أوم 1 وات على التوالى مع 10 أوم 1 وات يعطى 110 أوم 2 وات؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1186&stc=1&d=1309501637


القدرة = الفولت × التيار = الفولت × الفولت ÷ المقاومة = التيار × التيار × المقاومة
بالتطبيق على المقاومتين نجد أن
100 أوم تتحمل 0.1 أمبير
10 أوم تتحمل0.3162 أمبير
هكذا نرى أن عند تيار 0.1 أمبير، تصل الأولى لحدها الأقصى بينما تكون الثانية تتحمل 0.1 من قدرتها فقط و لو حاولنا زيادة التيار، ستحترق المقاومة الكبيرة فورا. الإجمالى فقط 1.1 وات وليس 2 وات.
أيضا فى التوصيل على التوازى يختلف التيار حسب قيمة المقاومات ويجب مراعاة نفس النقطة.
الصواب أن فى دوائر التوالى، نحدد التيار المطلوب، ثم نحسب لكل مقاومة القدرة التى تتحملها.
فى توصيل التوازى نحدد الجهد المفروض تواجده ثم نحسب لكل مقاومة القدرة التى تتحملها.

المكثفات:
هنا يجب أن نفرق بين قيمة المكثف والتى تعتمد على الجهد المتردد و بين تحمل المكثف للجهد المستمر
لنأخذ أولا مثال مكثف 0.1 مايكرو 50 فولت
ماذا تعنى القيمة 50 فولت؟ هل جهد مستمر أم أعلى جهد متردد أم ماذا؟
هذه القيمة تعنى أقصى فرق جهد كهربى يتحمله المكثف بأمان. هذا لا يعنى أن 51 سيدمر المكثف، وقد تقول أنك استخدمته مع 60 فولت ولم يحدث شيء.
معك كل الحق ولكن لنعرف القيم، لو كان صانع المكثفات يصنع 50 فولت و 100 فولت فهذا يعنى أن ما ينتجه من وحدات 50 فولت لا تتحمل 100 فولت ولكن هى بين 50 و أقل من 100 لهذا ليس من الحكمة أن نستخدمها مع جهد أعلى من 50 لأنها غير مأمونة.
من تعريف المكثف أنه لوحين بينهما عازل وقيمته تعتمد على مساحة اللوحين نجد أن التوصيل على التوازى يزيد من قيمة المكثف والسعة الكلية = المجموع
إذن س = س1 + س2 + س3 .... الخ على التوازى
بتطبيق قانون أوم نجد أن على التوالى تصبح قيمة المكثف الكلية تخضع لقانون المقاومات على التوازى أى أن

س= 1/س1 + 1/س2 + 1/س3 + ...

و كما قلنا فى مقاومات التوازى نقول لو وصلنا مثلا 5 مكثفات على التوالى متماثلة ستكون القيمة الكلية 1/5 قيمة الواحد
أى لو الواحد 0.1 مايكرو سيكون الخمسة تكافئ 0.02 مايكرو
الآن لماذا نوصل مكثفين على التوالى؟
طبعا ستقول لزيادة الفولت فمثلا أريد الحصول على مكثف 0.1 مايكرو يتحمل 1000 فولت و لدى مكثفات 200 فولت فأستخدم 5 قيمة كل منها 0.5 مايكرو فأحصل على 0.1 مايكرو 1000 فولت
لو كان الجهد متردد سيكون الكلام صحيحا 100% لكن لو كان الجهد مستمر مثل حالات مسدس الصعقة أو أى دائرة تعطى جهد مستمر عالى، سيختلف الأمر قليلا
هذه الدائرة نوصل فيها أربع مكثفات على التوالى و لهم نفس القيمة.
ما قيمة الجهود ف1 إلى ف4 بالفولت؟
طبعا ستقول 25 فولت!! لكن من أين جئنا بهذه القيمة؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1187&stc=1&d=1309501697
كجهد مستمر لبطارية فالتيار لا يمر و بالتالى لا يمكن أن يتجزأ حسب قانون أوم
ويمكن أن نحسن الموقف قليلا ونقول يتوزع حسب مقاومة التسريب لهذه المكثفات و التى نكون محظوظين لو كانت متقاربة، لذا سيكون على أحدها جهد أعلى مما يحتمل فينهار و يحدث به قصر فيلقى بالعبء على الباقى فينهار التالى وهكذا حتى ينهار الكل.
الحل أن نضع مقاومة كبيرة مثل 1 ميجا أو أعلى على التوازى مع كل مكثف تعمل كمنظم للجهد لكى يتوزع بالتساوى عليهم، وطبعا المقاومات تكون متساوية القيمة.
الموقف بالتأكيد سيكون أسوأ فى حال استخدام المكثفات الكيماوية بأنواعها .
لو استبدلنا المصدر المستمر بآخر متردد، فلاشك أن التقسيم سيكون صحيحا و الجهد المتردد سيتوزع بنسبة عكس قيم هذه المكثفات. أى أن المكثف الصغير تكون إعاقته كبيرة والجهد عليه أعلى من المكثف الكبير.

الملفات:
من طبيعة الملفات وكما فعلنا سابقا نجد أنها تشابه المقاومات و الحث الكلى يساوى مجموع حث الملفات عند التوصيل على التوالى و عند التوصيل على التوازى ينطبق قانون التوازى للمقاومات لكن هناك شرط
يجب ألا يرى أى من الملفات الباقى!! "يرى"؟؟ ما معنى هذا؟!!
الملف له مجال مغناطيسى وهذا يعنى ألا يؤثر مجال أى ملف على باقى الملفات وإلا سيصبح القانون معقدا لأنه يشمل نسبة تأثير كل ملف على الآخر حيث هنا نفكر فى محول وليس فى ملفات منفصلة.

لنجمع بعض المكونات المختلفة معا ونرى ماذا يكون – ربما مقاومة و مكثف أكثر تشويقا ،إذن سيكون ذلك موضوعنا القادم إن شاء الله.

سعيد قادر
07-01-2011, 10:46 AM
جزاك الله كل الخير استاذ ماجد فى شرح المكثفات تحدثت عن فولت ومايكرو المكثف سؤالى هنا ماهو دور المايكرو فى المكثف ؟؟
فى ماذا يختلف لو كان لدينا مكثفان قيمة المكثف الاول 0.1 مايكرو 25 فولت وقيمة المكثف الثانى 1 مايكرو 25 فولت ما هو الفرق بين الاثنين ؟؟

وشكرا لك

ماجد عباس محمد
07-01-2011, 11:25 AM
هل تقصد فى التركيب أم تقسيم الجهد فى التوصيل على التوالى و التوازى؟؟
من حيث التركيب فالمكثف 1 ميكرو أكبر حجما من 0.1 و بالتالى لو كان من نفس النوع أى ليس كيماوى سيكون استجابته للتردد العالى مختلفة لذا لو لاحظت فى دوائر المنطق Logic و عموما التردد العالى تجد مكثفات عديدة على التوازى مثل 10 ميكرو مع 0.1 ميكرو مع 1 نانو مع أن الحساب يقول الأكبر يلغى الباقى إلا أن عدم استجابته للترددات العالية تفرض لإضافى الأصغر و فى دائرة تكبير تردد دش قرابة 1 جيجا قمت بتنفيذها لم تجدى سوى مكثفات تثبيت سطحى أى أن القيمة وحدها لم تكن تغنى
أما فى مسألة تجزيئ الجهد فالمتردد كما ذكرت و كما تعلم ليس هو المشكلة لكن المستمر هو المشكلة لأنه يتجزأ حسب قيمة المقاومة الداخلية لمادة عازل المكثف و رغم كونها بالجيجا أوم مثلا إلا أنها مازالت تخضع لقانون أوم ولو استخدمت نفس المواد لصنع المكثفين السابقين، ستكون مساحة 1 ميكرو 10 أمثال 0.1 ميكرو و بالتالى مقاومتة الأومية 0.1 الآخر و عليه لن يكون توزيع الجهد المستمر متساوى
أرجو أن أكون قد أجبت على السؤال و إلا فالرجاء أن توضح لى

سعيد قادر
07-01-2011, 02:38 PM
جزاك الله كل الخير استاذ ماجد اجبت شكرا لك يعنى كلما كان المايكرو اكبر فى المكثفات كان الحجم اكبر

ماجد عباس محمد
07-01-2011, 02:51 PM
هذا لو تساوت باقى الظروف فمثلا لو قللت الفولت ستقلل الحجم
مثلا مكثف 0.1 ميكرو 500 فولت اكبر حجما من 1 ميكرو 16 فولت

سعيد قادر
07-01-2011, 03:06 PM
هذا لو تساوت باقى الظروف فمثلا لو قللت الفولت ستقلل الحجم
مثلا مكثف 0.1 ميكرو 500 فولت اكبر حجما من 1 ميكرو 16 فولت

فعلا استاذ ماجد كلامك صحيح وشكرا لك على التوضيح

محمد ناشي
07-01-2011, 09:50 PM
بارك الله فيك

ماجد عباس محمد
07-03-2011, 05:36 PM
دائرة المقاومة والمكثف

عند توصيلنا بطارية لدائرة مكونة من مقاومة و مكثف
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1200&stc=1&d=1309703456

فالجهد على المكثف = صفر و عليه فالتيار يكون مساويا قيمة البطارية V ÷ المقاومة R
لو تذكرنا ما قلنا فى آخر المشاركة الخاصة بالمكثفات عن السعة ! وهى = التيار × الزمن ÷ فرق الجهد
التيار ÷ فرق الجهد = 1 ÷ المقاومة
إذن السعة = الزمن ÷ المقاومة أو الزمن = المقاومة × السعة
T=RC
أليس هذا جميلا و بسيطا ؟ - لكن لماذا كانت هناك قوانين لوغاريتمية فى الموضوع؟
العلاقة الماضية صحيحة طالما كل متغيراتها تحافظ على قيمتها لنهاية القياس
أى نبدأ بتيار ما يظل ثابتا حتى نحصل على الزمن الذى نريده
و ما المشكلة؟
أن هذه الدائرة يجب أن تغذى من مصدر تيار ثابت لكن بالبطارية المذكورة و المقاومة تختلف الأمور
لو بدأنا بالأرقام : الفولت = 10 فولت والمقاومة 100 أوم و السعة 100000 ميكروفاراد (كبير قليلا لكن ليس مستحيلا)
إذن فرق الجهد الذى سيحدث = التيار × الزمن ÷ السعة
التيار = 10 ÷ 100 = 0.1 أمبير و الزمن واحد ثانية و السعة 0.1 فاراد
فرق الجهد = 0.1 × 1 ÷ 0.1 = 1 فولت
سنبدأ الثانية التالية و المكثف علية فولت كامل وهو سيطرح من جهد البطارية أى يتبقى 9 فولت
وعليه سيكون التيار أقل و يساوى 0.09 أمبير و يستطيع أن يضع شحنة أقل من السابقة فى ثانية فيكون للثانية رقم 2 فرق جهد أقل و على هذا نجد أن كل ثانية تضيف لجهد المكثف نسبه من الفولت أقل من سابقتها
متى يتم الشحن؟ ! لن يحدث

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1201&stc=1&d=1309703491


كيف؟ تخيل لديك تفاحة و كل ساعة تأخذ نصفها ستنتهى فى مرتين لكن تخيل أن كل مرة ستأخذ نصف ما تبقى ! متى ستنتهى؟ - لهذا تمام الشحن أو التفريغ فى مالا نهاية وهو طبعا غير عملى
لذا اتفق على أن يكون الحد هو 10% للتفريغ و 90% عند الشحن – فلو بدأ الشحن من الصفر فعند 90% أو فى المثال السابق 9 فولت نقول تم الشحن وهكذا و هذا أيضا له سبب عملى و منطقى وهو أننا لو طبقنا القوانين الدقيقة سنجد أنه يحدث عند خمسة أضعاف ضرب المقاومة فى المكثف أى
T=5*R*C
وهو رقم بسيط و سهل التذكر
أما بعد واحد R*C سيصل إلى 63% من قيمة الشحن
أرجو أن نلاحظ شيئا هاما هنا – نحن لا نتكلم عن قيمة البطارية حين نتحدث عن الشحن والتفريغ
هيه - أليست هى التى تشحن
نعم و لكن البطارية السابقة 10 فولت و تسبب 0.1 أمبير فى البداية للشحن إلى 10 فولت ، لو غيرنا البطارية بأخرى 20 فولت ستسبب تيار 0.2 للشحن أى سيكون أسرع ولكن للوصول لضعف الجهد ستأخذ ضعف التيار أو ضعف الزمن إذن لا تغيير .

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1202&stc=1&d=1309703530

يمكن إثبات هذا بالمعادلة ببساطة فالرسم يوضح معادلات الشحن والتفريغ لدائرة المقاومة والمكثف. هذه المعادلة يمكن كتابتها هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1203&stc=1&d=1309703577
حيث ""VC جهد المكثف عند أى لحظة ما ولتكن "ز" أو t" " و "Vcc" جهد البطارية و "هـ" هى أساس اللوغاريتم الطبيعى و قيمتها 2.718 و المقاومة والمكثف.
بقسمة الطرفين على Vcc أى ف تغذية:
ف مكثف / ف تغذية ستكون نسبة و بدون وحدات و تساوى القيمة بين القوسين وهى أيضا قيمة بدون وحدات.
إذن، زمن الوصول لنسبة ما لا يعتمد على قيمة البطارية بافتراض ثبوتها طوال زمن الشحن والتفريغ.
من هنا نجد أن للحصول على دقة زمن أعلى دوما يلجأ المصممون لنسبة من جهد البطارية بدلا من قيمة مطلقة – فلو دققت فى تفاصيل 555 الشهيرة تجد أنه يتعامل مع 1/3 ، 2/3 جهد البطارية و لا يستخدم زينر مثلا.
فى الرابط التالى شرح كامل بالمعادلات التى يصعب كتابتها لذا توضع صور.
http://en.wikipedia.org/wiki/Resistance-capacitance

هذا موقع جافا يقوم بحساباتها

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=31
هل لو استخدمنا سلك بدلا من المكثف هل يكون هناك فرق؟ هو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-03-2011, 08:00 PM
دائرة المقاومة والملف

لماذا الملف – وهو قطعة من السلك – لا يتصرف كسلك عادى؟ أم السؤال معكوس و الأجدر أن نسأل هل السلك العادى يتصرف كملف مهما كان صغيرا؟
الإجابة هامة جدا حين نتعرض لفهم خطوط نقل القدرة وهو موضوع سلسلة مستقلة إن شاء الله
لو نظرنا فى الرابط التالى سنجد رسم الملف و المجال المتولد من لفة واحدة و حول سلك واحد و كيف يقطع باقى اللفات
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1204&stc=1&d=1309712235

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/EddyCurrents/Physics/selfinductance.htm

لو فى حاجة لمراجعة المغناطيسية و المجال حول سلك الخ راجع نفس الموقع (الرابط التالى) لديهم منهج توضيحى مفيد
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/electric/indcon.html#c1
من المفيد أن نأخذ المسألة خطوة بخطوة – الإلكترونات تدخل أول لفة ، لا تنسى أن الإلكترونات تعبر من مجال ذرة لأخرى فتولد مجال مغناطيسى يعبر الفضاء حوله و يقطع باقى أجزاء السلك مولدا فيه جهد ، وبما أنه رد فعل فلابد أن يكون معاكس لذا يسمى جهد عكسى Back EMF وهو يعاكس الجهد الأساسى و التيار الناتج منه وهذا ما يسمى بالحث الذاتى.
إذن الحث الذاتى خاصية لكل موصل سواء كان قطعة من سلك أو مقاومة أو مكثف أو كابل أو تراك (خط من النحاس) على بوردة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1205&stc=1&d=1309712266
مما سبق نرى أن التيار لا يتمكن من الزيادة فجأة كما فى المكثف لا يمكن أن يزيد الجهد فجأة
المكثف كما قلنا أنه سعة مثل خزان لا يمكن ملؤه فجأة
والملف كالنابض (السوستة) لا يمكن ضغطها فجأة لا بد من زمن لقطع مسافة الضغط
لهذا فلو وصلنا مقاومة مع الملف سيسلك التيار فى الملف نفس سلوك الفولت فى المكثف
و بالتفصيل و القوانين فى الرابط التالى
http://en.wikipedia.org/wiki/RL_circuit
قبل أن نغادر هذا المجال نريد توضيح بعض السلوك – ربما غير المتوقع
قلنا أن المكثف يشحن تدريجيا و يحتاج زمن لاكتمال الشحن و العامل الحاسم هنا هو المقاومة (لو فرضنا مكثف ما)
ماذا يحدث لو أصبحت المقاومة = صفرا؟
أعلم أنه لا توجد مقاومة = صفرا ولكن قطعة من السلك (قصر) مقاومته = مللى أوم أو ميكرو أوم
هيه - إذن لو كان المكثف مشحونا كالمثال السابق 10 فولت هل يسبب مثلا على ما تقول فى حال القصر مليون أمبير؟
الحمد لله أن لهذه القطعة من السلك حث ذاتى قد يؤخر نمو التيار ولو لميكرو ثانية قد تكفى لتفريغ المكثف
لهذا لو أخذت مكثف 1- 10 ميكرو مثلا لن يحدث مشكله أثناء تفريغه لكن لو كان 10000 ميكرو سترى له شرارة صغيرة،ولو أكبر والجهد أعلى قد يسبب التفريغ باستخدام مفك مثلا لحام المفك بطرف المكثف
وهذا الخطر يجب أن نحذره فى الدوائر الإلكترونية لأن مكثف 1000 ميكرو قد لا يسبب شرارة ترى ولكن بالتأكيد يتلف ترانزيستور لو تم التفريغ خلاله، كما أن نصفه مشحون بقيمة 300 فولت كما بوحدات التغذية الحديثة قد يسبب صدمة شديدة.
هذا عن المكثف – ماذا عن الملف !
نفس الكلام فقط نستبدل التيار بالجهد و القصر بالقطع فهما متعاكسان
لو أن التيار يمر فى ملف و يساوى مثلا أمبير واحد – ثم قطعنا التيار فجأة ، سيتوقف الإمداد بالتيار و يحاول المجال الذى مازال يولد الجهد العكسى فى توليده – إذن سيتولد جهد على أطراف الملف لا بد له أن يمر
كما حمدنا الله أن فى حال المكثف لقطعة السلك لها حث – نحمده الآن لأن بين أطراف الملف سعة فضلا على أن الهواء ليس عازلا مثاليا فعند بدء القطع ستكون المسافة ميكرو مترية يستطيع الجهد المتولد أن يعبرها فارضا تيارا معكوسا يفرغ هذا المجال الذى بنى حوله محدثا أيضا شرارة ذات جهد عالى كما كانت فى المكثف ذات تيار عالى.
أيضا لو كبر هذا الملف بالقدر الكافى قد تكون الشرارة مدمرة فهى تفرغ التيار فى مصابيح الفلوريسنت وهى السبب أن كل المفاتيح التى تتحكم فى موتورات تتعرض للشرار، بدء من موتور الخلاط وانتهاء بمحول الضغط العالى على أكبر محطة توليد
و بدون أن يكون كبيرا بالقدر الذى نظن – يكفى ملف تشغيل الريلاى يولد جهدا يكفى لتدمير الترانزيستور الذى يشغله
مبدأ عام فى كلاهما – ما يخزن عند البدء يفرغ لاحقا. شحنة المكثف أو مجال الملف
الملف و المكثف متعاكسان هل لو وصلناهما معا يلغى كل منهما الآخر؟
دوائر الرنين موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

سعيد قادر
07-03-2011, 09:59 PM
جزاك الله كل الخير استاذ ماجد ومنتضر شرح الدوائر الرنين وهو موضوع فى غاية الاهمية شكرا لك

ماجد عباس محمد
07-03-2011, 10:21 PM
يسعدنى اهتمامك أخى العزيز وهذا هو بعد تنقيحة أيضا

ماجد عباس محمد
07-03-2011, 10:26 PM
دوائر الرنين
الرنين ظاهرة معروفة فى حياتنا عندما يتوفر شيئين يلغى تأثير أحدهما الأخر فتكون حالة تساوى الشيئين هى حالة رنين.
خواص حالة الرنين أنها تعمل عمل أشبه بالمكبر أو المعزز Booster وان كان هذا التشبيه خطأ ولكن يلجأ إليه المفسرون باعتبار أنه فجأة يختفى المجهود و يبدو أن الشىء يتصرف ذاتيا بسبب ميله الطبيعى للتصرف.
مثلا فى الميكانيكا الكتلة و الزنبرك حيث الكتلة توفر عزم القصور الذاتى أى تختزن الطاقة إن شئت أن تحركها و تعوقك إن شئت أن توقفها مثل الملف يعيق إدخال التيار إليه و بعد أن يمر يعيق إنقاصه – الزنبرك يخزن الطاقة فى صورة ضغط أشبه بالمكثف الذى تخزن الطاقة فى صورة ضغط (كلاهما قوة دافعة كهربية أو ميكانيكية)
عند تساوى القوتين يحدث الرنين حيث أقل قوة تعطى أكبر حركة و مثال الكوبرى الذى دمر من رتابة خطوة المشاة معروفة – أيضا الرنين فى الأصوات حيث يقوى الصوت عند تردد الرنين و ربما لن تصدق هذا، فالفرق بين الضوء العادى والليزر هو "الرنين".
هذا الرابط يعطى تمثيلا بالصور على هذه الظاهرة
http://www.greenandwhite.net/~chbut/lc_oscillator.htm (http://www.greenandwhite.net/%7Echbut/lc_oscillator.htm)
كلنا نذكر توصيل المكثف بالبطارية ثم توصيل المكثف بالملف و تذبذب الطاقة بين المجال المغناطيسى فى الملف و الشحنة الكهربية فى المكثف.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1206&stc=1&d=1309720966
نفترض أن المكثف مشحون بجهد 10 فولت. عند توصيله بالملف فالمفترض أن يمر تيار = مالا نهاية أى ∞ لأن مقاومة الملف نظريا = صفر ، وطبعا الملف لا يسمح بأن يزداد التيار فجأة من صفر لأى قيمة كانت بسبب ما ذكرناه عن الحث الذاتى و الجهد العكسى المتولد والذى يولد تيار عكسى.
أيضا المكثف من جهته لا يسمح بالتغير الفجائى للفولت من قيمة ما لقيمة أخرى فهو كالخزان يجب أن يملأ و يفرغ تدريجيا.
هكذا يجب أن يفرغ المكثف تدريجيا و يبنى الملف مجاله المغناطيس تدريجيا أيضا و بنفس المعدل و إلا، فأين سيذهب تفريغ المكثف الزائد عن طاقة بناء الملف للمجال؟؟ لا مسار لدينا.
هكذا يزداد التيار تدريجيا مع تفريغ المكثف و بناء المجال فى الملف، ما أن يمر تيار كافى لتساوى الجهدين على المكثف والملف، لا يستطيع المكثف أن يدفع مزيد من التيار فى الملف ولكن الملف لا يستطيع وقف التيار به مرة واحدة، فلو حاولت دفع عربه مشتريات فى سوق ثم أردت التوقف فجأة، لن تتركك العربة و ستجذبك هى ، وهذا ما يفعله الملف حتى يفرغ جهد المكثف تماما، فيتقلص المجال المغناطيسى و تتغلب القوة الدافعة العكسية فارضة استمرار التيار فى الاتجاه العكسى ليشحن المكثف تدريجيا أيضا و بنفس المعدل و إلا، فأين سيذهب تقلص المجال الزائد عن قدرة شحن المكثف ؟؟ لا مسار لدينا فيستمر هذا حتى يتم شحن المكثف بالقيمة السابقة بقطبية معكوسة، وهكذا تمت نصف دورة، لتعود و تتكرر بالقطبية الجديدة.
أرجو أن يكون مفهوم الرنين قد وضح، وهو ببساطة تساوى تبادل الطاقة بين المكثف و الملف.
هنا يجب أن نشعر بأن هناك تردد واحد فقط يسمح بذلك و لا يجب أن تسأل ماذا لو لم تكن فى الرنين. السبب؟ هى الآن حرة الأداء فلن تعمل إلا عند تردد الرنين أما خارجه، فهذا يتطلب مصدر طاقه خارجى وهذا موضوع لاحق بإذن الله

للأسف الحالة المثالية غير موجودة فالسلك له مقاومة أومية تحول بعض الطاقة لحرارة كما أن الملف لا يحتوى كل خطوط المجال و بعضها يفقد و المكثف أيضا لا يحتوى عازلا مثاليا فلهذا فبدلا من الاستمرار فى الاهتزاز لمالا نهاية ، تضمحل حتى تتلاشى.
طبعا كلنا نعلم التردد = 1 ÷ ( 2 × ط × جذر (ل×س)) كما هو مكتوب بالصورة السابقة
والمعادلة فى الموقع التالى
http://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit
وعند حساب مقاومة السلك
http://en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit
الموقع التالى يقدم لك حسابات و رسم المنحنيات
http://www.walter-fendt.de/ph11e/osccirc.htm
لكن هل هى متصلة على التوالى أم التوازى؟
توازى طبعا أليس الملف متصل بالمكثف؟
مهلا الإجابة ليست بهذه السهولة!
كيف؟ التيار يتبادل بينهما و الجهد واقع عليهما فلا نعرف كيف نحكم.
هذا موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

سعيد قادر
07-03-2011, 10:55 PM
يا سبحان الله استاذ ماجد كل هذا يحدث بين الملف والمكثف ؟؟

جزاك الله كل الخير فى انتضار بقية الشرح

ماجد عباس محمد
07-03-2011, 10:59 PM
ان شاء الله أخى العزيز رنين التوازى ثم التوالى ثم نظرية ثيفينن و نبدأ أشباه الموصلات
لو هناك شيء تود ايضاحه أو فاتنى شرحه رجاء طلبه

سعيد قادر
07-03-2011, 11:05 PM
اعانك الله استاذ ماجد والف شكر لك ولكل ماتقدمه لنا جزاك الله عنا كل الخير

ماجد عباس محمد
07-04-2011, 08:33 AM
دوائر رنين التوالى و التوازى
من سيحكم إن كانت الدائرة توالى أم توازى؟
أنا؟ أنت؟ و ماذا نفعل بهذا؟ ما نريد هو سلوك الدائرة لنستخدمه وليس التعريف، إذن الحكم يكون لمن يتأثر تأثرا مباشرا بهذا السلوك و نكتفى نحن باستخدام النتائج أى مصدر التغذية.
إن كان المصدر على التوازى معهما كانت الدائرة – توازى
وإن كان المصدر على التوالى معهما كانت الدائرة – توالى
وهذا يشكل فارق أساسى قد تتوقف الدائرة بسببه عن العمل
كيف هذا؟!!

دائرة رنين التوازى:
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1208&stc=1&d=1309755883
فى دائرة التوازى ،كما نعلم، لو كان المصدر هو مصدر جهد ثابت ، إذن ستكون مقاومته الداخلية = صفرا أو أصغر ما يمكن
إذن لو غيرنا التردد من صفر – عبر الرنين – إلى أعلى ما يمكن (مالا نهاية) لن نجد فارق ، وهذا يتعارض مع أداء الدائرة التى نستخدمها فى فصل الترددات، أيضا - هناك نقطة أخرى أخطر وهى التيار الخارج من الملف ، هل يجد أفضل له أن يسير نحو المكثف أم يفرغ فى القصر الذى يفرضه المصدر؟
المصدر يضع قصرا على أطراف الدائرة و يلغى عملها لذا يجب وضعها مع مصدر تيار ثابت أو ذو مقاومة داخلية عالية لذا تجدها دائما مع ترانزيستور حيث يمثل المصدر المناسب فى دوائر المذبذبات.

أما عموما فتستخدم حيث تريد معاوقة (مقاومة) كبيرة عند التردد المعنى – و أقول المعنى و ليس المراد لأننا قد نريد التخلص منه فنمنع دخوله – الرابط التالى به معلومات أخرى
http://www.play-hookey.com/ac_theory/ac_lc_parallel.html

نلاحظ من دائرة الرنين أن جهد المنبع = جهد الملف = جهد المكثف ولكن بما أن التيار هنا يتبادل بين الملف و المكثف و عند الرنين لا يأتى من المصدر، إذن نلاحظ أن التيار فى كل منهما عالى جدا وهو يساوى Q من المرات أو سمها "ج" من المرات ما يأتى من المصدر. ج رمز لجودة الدائرة وهى Q رمز Quality Factor
ما الذى يجعله أكبر أو أقل؟
حسنا لو رجعنا للدائرة المرسومة نعرف أن الطاقة متبادلة بين الملف والمكثف و لو لم تفقد لكان تيار المصدر = صفر ولكن تياره يعوض الفقد فى دائرة الرنين وهو أساسا من ثلاث أسباب
1- مقاومة الملف الأومية وهى تفقد التيار فى صورة حرارة
2- فقد التسريب فى المكثف و باستخدام مكثفات ذات جودة عالية نقلل منه
3- فقد المجال المغناطيسى من واقع أن ليس كل المجال المتولد يبقى فى اللفات ولكنه يشع حولها ويمكن باستخدام قلب من مادة مغناطيسية مثل الفرايت ووضع عازل حوله تقليل هذا الفقد.

أكثرها تأثيرا هو مقاومة السلك وهو الذى يؤثر مباشرة على استجابة الدائرة ولهذا سميت النسبة السابقة Q أو ج معامل الجودة
ج = 2 ط ل / م حيث ط =3.14 و الحث ل و المقاومة م
Q=ωL / r حيث ω = 2 πF
L = coil inductance
R coil's wire resistance
المدى الذى تؤثر فيه دائرة الرنين كسائر المكبرات و الدوائر التى حسبنا لها نطاق ترددى تبنى على نظرية نصف الطاقة أى حيث يقل الجهد إلى 0.707 أو جذر2 من القيمة العظمى كما بالرسم وهو يتراوح بين قيمة صغرى و أخرى عظمى و تقل كثيرا خارجها
هذا النطاق الترددى = تردد الرنين ÷ معامل الجودة ج
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1209&stc=1&d=1309757453
حيث ∆f هو النطاق الترددى ، fo تردد الرنين
من معادلة الرنين أن التردد = 1 ÷ 2ط جذر( ل س) وأيضا حيث ω = 2 πF
ω = 2 π F = 1/جذر (ل س)

بالتعويض فى معامل الجودة ج سنجد أن كلما زاد التردد قلت قيمة معامل الجودة وبالتالى لا نستطيع الحصول على ترددات ثابتة بسهولة
الآن لكى نحسب دائرة رنين توازى كحمل فى مكبر أو أى دائرة أخرى نجد أنها
المقاومة = ج × م حيث ج معامل الجودة و م مقاومة سلك الملف عند هذا التردد.
R=Q * r
هيه وما الفرق ، ألن تستمر فى الرنين و مقاومتها عند الرنين أعلى من الباقى؟
أجل ولكن سنحصل على انتقائية أقل – ماذا؟
سيكون فرق المقاومة بين ما نريد عند الرنين و خارج الرنين فرق صغير = Q من المرات و سيمر أكثر من تردد أيضا و بارتفاع التردد تزداد قيمة fo بينما تقل Q و بالتالى يتسع النطاق
لذلك في أجهزة الاستقبال يعتمد دوما على تحويل التردد لآخر منخفض لتحسين الانتقاء
لنتخيل معا – هل فتحت يوما تيونر (منتخب القنوات) لتلفاز من النوع القديم (يسمى دوار أو قلاب)
ستجد داخلة قرصين الأول مثبت عليه ملفات اختيار القناة و الثانى ملفات المذبذب المحلى و هو يختار القنوات 2 إلى 12 ،2-3-4 ذات تردد منخفض حوالى 50 ميجا ولكن من 5 إلى 12 تردداتها أعلى من 120 ميجا – لذا ملفاتها عبارة عن نصف لفة قطرها قرابة 5 مم فقط
أما قنوات التردد فوق العالى فتغيرت التقنية تماما
و فى ترددات المايكرو ويف نلجأ لتقنية ثالثة وهى الفجوات الرنانة
حسنا ماذا عن خارج تردد الرنين؟
بالطبع سنجد أن المعاوقة تقل حتى تصل تقريبا صفر عند تردد صفر و ∞ (مالا نهاية)
إذن ما يكون قصر عند تردد صفر هو الملف، أى أن
دائرة رنين التوازى تحت الرنين تكافئ حث تقل معاوقته تدريجا
أما أعلى من تردد الرنين فما يجعل المعاوقة = صفر عند تردد ∞ هو المكثف إذن
دائرة رنين التوازى فوق الرنين تكافئ سعة تقل معاوقتها تدريجا
دائرة التوالى الموضوع القادم إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-04-2011, 07:25 PM
دائرة رنين التوالى:
ماذا لو وضعنا المصدر على التوالى و أصبح لدينا دائرة توالى؟!
ببساطة لو وضعنا نفس المصدر السابق – مصدر تيار ذو معاوقة كبيرة – لن "يرى" كل من الملف والمكثف الآخر فسيعزل المصدر بينهما و لن يكون لدينا دائرة رنين .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1214&stc=1&d=1309796512
لذا وجب أن نستخدم مصدر ذو مقاومة داخلية = صفرا أو أقل ما يمكن وهو مصدر جهد ثابت
عند الرنين كما عرفنا سابقا يتبادل المكثف و الملف الطاقة و طبعا يتسبب ذلك فى زيادة التيار زيادة كبيرة – لكن هناك كانت تمر خارج المصدر (توازى) أما هنا فستمر داخله – لذا وجب أن تكون مقاومته صغيرة
لذا عند الرنين يلاشى كل من الملف والمكثف الأخر و تصبح المقاومة = مقاومة السلك فقط
http://www.play-hookey.com/ac_theory/ac_lc_series.html
لذا تستخدم عندما نريد مقاومة صغيرة عند التردد المعنى.
أفضل استخداماتها فى المرشحات
لو لاحظنا الأداء سنجد تماثلا مع دائرة التوازى إلا أن الاختلاف نتج من حقيقة أين ننظر لها ، هل من خارجها موازيين لها أم من داخلها.
لذا فنفس قوانين الرنين ومعامل الجودة مطبقة فقط ندرك أن المقاومة عند الرنين ستكون صفر أو أصغر ما يمكن و من الحوار السابق فى رنين التوازى ندرك أنها ستكون قيمة مقاومة سلك الملف عند هذا التردد.
أيضا النطاق الترددى مبنى على 0.707 من القيمة الصغرى ونفس القانون.
الآن نفس تيار المصدر يمر فى كل من الملف والمكثف، لكن الجهد هنا أحدهما يسبق بقيمة 90 درجة و الآخر يتأخر بمقدار 90 درجة مما يجعل مجموعهما = صفر لكن لكل منهما قيمة = حصل ضرب معامل الجودة فى جهد المصدر.
ربما كان لديك دائرة رنين توالى تعمل على تغذية 15 فولت و كان المكثف 200 فولت ثم استبدلته بآخر 50 ظنا أنه أعلى من التغذية بكثير ولكنه لم يحتمل. السبب أن معامل الجودة 20 و المصدر (المهتز) يعطى 5 فولت و علية سيكون على المكثف جهد = 20 × 5 = 100 فولت. مفاجئة!!!!

عند الرنين كما علمنا وتوقعنا الدائرة تكافئ مقاومة لكن عند تردد ∞ و تردد صفر المعاوقة تكاد تكون مالا نهاية أيضا، و عند تردد صفر المكثف هو ما يجعل دائرتها مفتوحة إذن
دائرة رنين التوالى تحت الرنين تكافئ سعة تزيد معاوقتها تدريجا
أما فوق الرنين فالملف هو ما يجعل معاوقتها تزيد إذن

دائرة رنين التوالى فوق الرنين تكافئ حث تزيد معاوقته تدريجا
هيه تقول مقاومة الرنين – أين الملف والمكثف؟
كما علمنا أن عند تردد الرنين يلاشى كل من الملف والمكثف بعضهما البعض و تبقى مقاومة السلك
و ما قصة مقاومة سلك الملف عند التردد المعنى؟؟
مقاومة السلك كما نعلم تعتمد على الطول و المادة و مساحة المقطع
هناك ظاهرة تسمى تأثير السطح Skin Effect وهى أن التيار المستمر يعبر السلك فى كامل مساحة مقطعة، لكن عند ظهور تردد ، هذا لحظيا يجعل المجال المغناطيسى يزداد و يتقلص مولدا تيارات تأثيرية معارضة تقلل من التيار المار فى منتصف السلك وهذا يسبب تقليل مساحة المقطع الفعلية.
هل سألت نفسك مرة لماذا كل هوائيات التلفاز تصنع من مواسير من الألمونيوم و ليست قضبان ؟ لأن مادة القلب فعلا لا يمر فيها تيار.
كلما ارتفع التردد قل سمك الطبقة التى يمر فيها التيار حتى أنك تجد من المنحنيات المقابلة عند تردد 1 ميجا سيكون سمك الطبقة من النحاس التى يمر فيها التيار أقل من 0.1 مم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1215&stc=1&d=1309796682

رابط لحاسبة تحسب لك سمك هذه الخاصية
http://daycounter.com/Calculators/SkinEffect/Skin-Effect-Calculator.phtml

http://www.microwaves101.com/encyclopedia/calsdepth.cfm

http://www.calculatoredge.com/electronics/skin%20effect.htm

المرة القادمة إن شاء الله نحلل الدوائر الأكثر تعقيدا.

سعيد قادر
07-04-2011, 10:38 PM
جزاك الله كل الخير استاذ ماجد استفدت كثيرا بارك الله فيك

ماجد عباس محمد
07-05-2011, 07:15 AM
أسعدنى ذلك أخى العزيز

ماجد عباس محمد
07-05-2011, 07:23 AM
نظرية ثيفينن Thevenin’s theorem

بالطبع ستسألنى "لقد تعلمت فى الإنجليزية أن نظرية تعنى Theory وهى كذلك دوما إلا فى ثيفينن، لماذا؟ " هل لأنه أسماها هكذا؟؟
كلمة Theory تعنى نظريه وهى لم ترتقى بعد لمرتبة القانون و يمكن دحضها و مناقشتها و إثبات صوابها أو خطؤها أو الاثنان معا فهى من وجهة نظر صائبة و من وجهة نظر أخرى خاطئة. و مقابلها "قانون".
أما كلمة theorem فهى تعنى تناول حقيقة علمية عملية من الجانب النظرى لها وهى صحيحة لكونها مبنية على قانون أو مجموعة قوانين، وهى مثبت صحتها ولا تدحض. و مقابلها هو التناول العملى المعملى للقضية. وللأسف ليس لها ترجمة بالعربية.
كل ما يخص هذه النظرية يتصل بالعناصر الخطية فقط مثل المقاومات والمكثفات والملفات
ولو لدى دائرة بها ثنائى أو ترانزيستور مثلا ماذا أفعل؟!!
هناك ثلاث حلول لهذه المسألة،
1- نعتبر تطبيق القوانين فى نطاق التغيير المحدود حيث يمكن اعتبار هذا العنصر خلالها خطيا
2- نرفع العنصر إن أمكن و نستبدل الدائرة بمكافئها.
3- أخيرا نستبدل العنصر بدائرة تماثل أو تقارب استجابة العنصر، مثلا الثنائى يمثل بمقاومة كبيرة تحت 0.6 فولت و أخرى صغيرة فوق 0.6 فولت ولا مانع من وضع ثنائيات مثالية تكون إما قصر أو مفتوح.

القاعدة الأولى هى تحويل مصدر الجهد لمصدر تيار والعكس
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1217&stc=1&d=1309839456

فى هذا الرسم نجد أن المصدر المثالى له مقاومة = صفر مما يجعل التيار ∞ وهذا يجعل التطبيق مستحيل لأنه سيستخدم علاقات مثل 0 × ∞ = ؟ ، ولهذا نستخدم المصادر العملية المتواجدة فى الطبيعة.

هذا الرسم يوضح القاعدة الأولى وهى أن مصدر الجهد الثابت (سواء مستمر أم متردد) يمكن أن يستبدل بمصدر تيار ثابت، قيمته تساوى قيمة تيار القصر Short Circuit current لمصدر الجهد و على التوازى معه مقاومة تساوى مقاومة مصدر الجهد الداخلية.
أى أن التيار = الفولت ÷ المقاومة
والعكس بالعكس. أى أن مصدر الجهد = التيار × المقاومة.
نلاحظ أن كلتا الدائرتين لهما نفس المقاومة المكافئة بين الطرفين فلأن مصدر التيار مقاومته ∞ تكون المقاومة بين الطرفين هى R و مصدر الجهد الثابت مقاومته الداخلية = 0 إذن المقاومة بين الطرفين أيضا هى R
يمكننا أن نستغل هذا التحويل لإيجاد مكافئ لدائرة معقدة حيث نبدأ بمصدر الجهد و نجمع مع مقاومته الداخلية كل المقاومات على التوالى ثم نحوله لمصدر تيار لنجمع المقاومات على التوازى ثم عودة للتوالى ثم التوازى وهكذا.
غالبية الدوائر تحتوى أكثر من مصدر لذا يصعب إتباع هذا النهج دوما وهو ما يقودنا للقانون الثانى.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1218&stc=1&d=1309839495

قانون ثيفينن الثانى يقول أنه فى أى دائرة يكون التيار المار فى أى فرع مساويا مجموع التيارات الناتجة من كل مصدر على حده باعتبار استبدال باقى المصادر بمكافئاتها.
وهذا بديهى، فلو شخص ما يعانى وهو يحاول دفع عربة مثلا ، ستقول أحضروا شخصا يساعده، أى أنك تقر أن تأثير الاثنان هو مجموع تأثير الأول مع تأثير الثانى وهذا ما قاله ثيفينن فى التيار.
مثلا فى الدائرة السابقة يكون التيار المار مثلا فى Rld مساويا مجموع التيار الناتج من V1 مع استبدال V2 بقصر كما بالرسم و التيار الناتج من V2 مع استبدال V1 بقصر كما بالرسم.
حسنا وماذا عن الفولت؟؟
نفس القاعدة مطبقة عن الفولت.
لمعرفة ماذا يواجه الحمل Rld يمكننا أن نرفع الحمل من الدائرة و نحسب الجهد الموجود على أطرافه، ثم ننظر من خلال أطراف الحمل لباقى الدائرة بعد استبدال المصادر بمكافئاتها من المقاومات كما يلى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1219&stc=1&d=1309839537

لنحسب الجهد الناتج من المصدر الأول سيكون 60 × 40 / (40+20)
ف 1 = 60 × 40 / 60 = 40 فولت وهو مرسوم فى دائرة المحصلة.
ف2 = 30 × 20 / (20+40) = 30 × 20 / 60 = 10 فولت
إذن المحصلة = 40 فولت + 10 فولت. لو المصدرين من نفس النوع يمكننا القول = 50 فولت و هنا استخدمت مصدر مستمر و آخر متردد لتوضيح فكرة الجمع والإضافة.
لحساب المقاومة المكافئة سنضع قصرا على المصدرين فنجد أن المكافئ هو R1 بين الطرف العلوى و السفلى جهة V1 على التوازى مع R2 بين الطرف العلوى و السفلى من جهة V2 و لكن R3 ستكون بين الأرضى من جهة V1 والأرضى من جهة V2 أى كما أن عليها قصر. ولو نظرت للدائرة الأساسية، ستجد فعلا أن R3 ل دخل لها فى الحمل إطلاقا. و من ثم 20//40 = 13.33 وهذا هو المكافئ و بتوصيل الحمل نحسب ما نريد.
بهذه القواعد نستطيع تبسيط أى دائرة معقدة لدائرة بسيطة يسهل التعامل معها.

أشباه الموصلات موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-05-2011, 06:54 PM
أشباه الموصلات Semi-Conductors


تنقسم المواد إلى مواد موصلة وهى ذات مقاومة نوعية ρ أقل من حد معين و مواد عازلة ذات مقاومة نوعية ρ أعلى من قيمة معينة و بينهما منطقة حيث ρ فيها لا تناسب التوصيل ولا العزل ، لذا تسمى أشباه الموصلات. لا استخدم تعبير "أنصاف الموصلات" لأن النصف عدد ذو قيمة و موصل له نصف توصيل النحاس سيظل موصلا أيضا.
ماذا يكون التعريف الأنسب إذن؟
لو نأخذ التقسيم السابق من حيث التركيب الذرى سنحدد تعريفا جيدا لأشباه الموصلات. ما يلى بالغ الأهمية لفهم أشباه الموصلات بأنواعها لأن الكثير يخلط بين النوع س أو N وكونه سالب أو متعادل و بالمثل فى النوع م أو P .

تتركب المواد من جزيئات تحتوى ذرات. كل ذرة تتركب من نواه بها عدد من البروتونات الموجبة والنيوترونات المتعادلة ، عدد البروتونات يحدد العنصر و خواصه إذ لا يوجد عنصرين لهما نفس العدد.
عدد البروتونات يمثل شحنة موجبة، ولابد لهذه الشحنة من أن تتعادل فتجذب إليها إلكترونات سالبة تدور فى مسارات حول النواة و كل مسار له عدد محدد من الإلكترونات لا يتغير ما عدا المدار الأخير الأبعد عن النواة.
هذا المدار الأخير يتسع لثمانى الكترونات فقط ولكن عدد البروتونات قد لا يجذب ما يكفى لإكمال هذا المدار الأخير، هذا الوضع يخلق حالة عدم استقرار للنوة، تريد إكمال المدار الخارجى ليحتوى ثمانية الكترونات ولا تريد زيادة الشحنة السالبة عن الشحنة الموجبة، ولم يخلق الله الكترونات متعادلة!! إذن ما الحل؟

الحل أن ترتبط الذرات معا ، كيف ؟!! حسنا لننظر للتركيب
المدار الأخير يريد ثمان الكترونات لهذا فالرقم السحري هو نصفه أى 4
ما هذا الرقم السحرى؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1220&stc=1&d=1309880866

ترتبط الذرة مع الأربع ذرات المحيطة معا بحيث كل إلكترون من هذه الذرة يرتبط مع إلكترون من ذرة مجاورة فكأنهما يدوران فى فلك هذه الذرة معا وتلك الذرة معا فتكون كل الذرات كما لو أن مدارها الخارجى مكتمل بثمانى الكترونات.

نلاحظ هنا نوعين من الارتباط
ارتباط كيمائى وهو التكافؤ الرباعى واكتماله بتحقيق 8 الكترونات فى المدار الخارجى.
ارتباط كهربى و تحققه بأن عدد الإلكترونات مساوى لعدد البروتونات ولا توجد شحنات زائدة.
نتيجة الارتباط الوثيق بين الإلكترونات و النواة، لا نجد كثير من الإلكترونات الحرة وهى التى تسبب مرور التيار.
من أمثلتها الكربون النقى و الجرمانيوم النقى و السليكون النقى.
ماذا نفعل إذن لنزيد التوصيل؟
الحل ببساطة أن نضيف قليلا من الشوائب، ولا نقصد مواد رديئة ولكن نقصد عناصر أخرى.
آه ، إذن هذه العناصر هى التى توصل التيار فى المادة شبه الموصلة!!
لا، ولكنها فقط توفر آلية النقل.
ولماذا إذن هذا العذاب ولدينا الأفضل مثل النحاس والمعادن كلها.

الفكرة أننا لا نسعى للتوصيل ولكن نسعى لخلق اختلال فى التكوين يهيئ لنا أن نستغله فى هذا العالم الكبير – عالم أشباه الموصلات.

لو وضعنا قليلا من عنصر خماسى التكافؤ – هذا يعنى أن لمداره الخارجى خمسة إلكترونات. إذن ستشترك أربع منها مع ذرات السيلكون كما سبق ويبقى الخامس بدون ارتباط، وهذا يشرح آلية النقل حيث كان العنصر الخماسى قبل المزج يقال عنه "الكترونات المدار الخارجى حرة" و الآن واحد فقط حر.

لاحظ هنا الاختلال الحادث، هذا الإلكترون لا يمكنه البقاء لأن لا ارتباط له مع ذرة مجاورة . حسنا ليمضى لحال سبيله!!
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1221&stc=1&d=1309881047


إلى أين يمضى وهو مقيد بالبروتون الموجب المناظر له فى ذرته! موقف غريب قليلا file:///C:/DOCUME%7E1/Maged/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif ولكنه ذو فائدة جليلة. هذا الإلكترون حر الحركة لكن يجب أن يأتى بديله حتى تتعادل شحنات الذرات وهكذا يكون لدينا إمكانية نقل التيار بهذه الإلكترونات الحرة و لهذا سميت المادة "سالبة" وإن كانت ليست سالبة الجهد أو الشحنة ولكن ما ينقل التيار فيها هو الإلكترونات السالبة.

تذكر هذا جيدا أن المادة متعادلة كهربيا ولكن بها إلكترونات حرة كثيرة قابلة للحركة. أى أن الوسيط لنقل التيار هو إلكترونات سالبة الشحنة.

الآن ماذا لو وضعنا مادة ثلاثية التكافؤ؟ تذكر أن ثلاثية التكافؤ تعنى مدارها الخارجى يحتوى ثلاث ذرات.
نفس القضية إلا أن لدينا الآن ثلاث الكترونات فقط وهذا سيخلق وضعا غريبا أيضا .
ترتبط الإلكترونات الثلاث بثلاث ذرات مجاورة والرابعة لن تجد إلكترون يحقق لها رابطة التكافؤ. ولكن التعادل الكهربى محقق.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1222&stc=1&d=1309881088


هذا سيخلق نقصا أو فجوة أو مكان يمكن لأى إلكترون عابر أن يسقط فيه ليحقق رابط التكافؤ ولكن، عند حدوث هذا سيختل التعادل الكهربى و تصبح الشحنات السالبة أكثر من الموجبة، لهذا يمكن لهذا الإلكترون أن يلفظ منتقلا إلى ذرة مجاورة بها فجوة أيضا وهو ما يبدو كأن الفجوة انتقلت فى الجهة المضادة ، و أؤكد هنا ما يبدو لأن من انتقل فعليا هو الإلكترون وهو الجسيم ذو الكتلة وهو الذى يمكن أن يوجد فى حالة منفصلة و يتحرك فى الفراغ لكن لا يوجد جسم اسمه فجوة ولا يوجد فى الفراغ ولا يوجد خارج هذا التكوين الذرى. لتسهيل الحوار اعتبر العلماء أن الفجوة موجبة لكونها تجذب إلكترون سالب و هى تتحرك عكس الإلكترون أخذا فى الاعتبار أن التفصيل الدقيق تم فهمة و سميت المادة موجبة م P على اعتبار أن الفجوات هى ناقل التيار مجازا.
المسألة أشبه عندما نبيع عقار عليه دين بقولك انتقل الدين من س إلى ص بينما فى الحقيقة ما انتقل هو المال من ص إلى س.

مما سبق نستخلص حقيقة أن دوما انتقال التيار فى المادة س أو N أسرع من انتقاله فى المادة م أو P والسبب أن انتقال الإلكترون مباشرة من ذرة لأخرى دوما سيكون أسرع من انتقال الفجوة والرسم المقابل يشرح لماذا.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1223&stc=1&d=1309881180

هل ستجد حركة الإلكترون بالطريقة العليا أسرع أم انتقاله للفجوة ثم انتقال التالى للفجوة الجديدة ثم التالى فالتالى!!
الآن ماذا يحدث لو التحمت وصلتان م و س أو P,N معا؟
هذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-06-2011, 07:44 AM
الوصلة الثنائية م س PN Junction

عند دمج بللورتان من أشباه الموصلات أحداهما موجبة م P والأخرى سالبة س N فإن الإلكترونات الحرة فى النوع س N تميل لأن تذهب للفجوات فى النوع م P مما يجعلها تترك شحنة موجبة حيث غادرت واضعة شحنة سالبة مساوية حيث ذهبت.
هذا بدوره يخلق قوة دافعة كهربية معاكسة تمنع مزيد من الإلكترونات من عبور الوصلة فيتوقف الدفق.
هذا الجهد يسمى جهد الحاجز وهو يختلف باختلاف المادة و نسبة الشوائب و درجة الحرارة.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1224&stc=1&d=1309927168
فى الجرمانيوم حوالى 0.3 إلى 0.4 فولت و فى السليكون 0.6 إلى 0.7 فولت. الخطأ الفادح الذى يرتكبه البعض هو اعتبار هذه القيمة قانونا أزليا فى حين أنها ليست ثابتة و سنثبت ذلك بالتجربة لاحقا. :confused:
كلما زادت نسبة الشوائب قل هذا الجهد و قل عمق الفاصل المحتوى عليها حتى تنهار الوصلة ذاتيا وتكون نوع آخر من الثنائيات سنتحدث عنه لاحقا.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1225&stc=1&d=1309927270

الآن عند توصيل جهد من بطارية خارجية، فإننا إما نعزز هذا الجهد أو نعادله. لو كان طرف البطارية الموجب متصلا بالطرف السالب للقطعة كما بالرسم، سنعزز هذا الجهد و يزداد سمك المنطقة العازلة ولا يمر تيار و يسمى هذا بالتوصيل العكسى.
إلى متى يمكننا زيادة الجهد فى التوصيل العكسى؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1226&stc=1&d=1309927317
لو نسبة الشوائب عالية، سيكون عرض الطبقة العازلة رقيق جدا و المجال الكهربى عاليا حتى أن عند جهد عكسى قليل يحدث انهيار، و إن كانت الشوائب قليلة ستتسارع الإلكترونات لدرجة أن اصطدامها بالذرات المجاورة يحرر مزيد من الإلكترونات لتتسارع بدورها وتحرر المزيد فتنهار الوصلة. و هذا أساس تحديد جهد الانهيار حتى 1000 فولت.

أما لو وصلنا طرف البطارية الموجب بالطرف الموجب للقطعة فبعد تقريبا 0.6 فولت وهو الجهد الكافى للتغلب على جهد الوصلة، سيمر تيار لا تحده إلا الدائرة الخارجية.
من هذا نرى أنها توصل التيار فى اتجاه و تعارضه فى الاتجاه العكسى و سنسمى القطعة الموجبة أنود Anode أو مصعد والسالبة كاثود Cathode أو مهبط وهى مسميات من الصمامات الإلكترونية السابقة.

3.7V 130MAH
07-06-2011, 05:11 PM
بارك الله فيكم ...

ماجد عباس محمد
07-06-2011, 07:03 PM
أسعدنى مروركم الكريم

ماجد عباس محمد
07-06-2011, 07:09 PM
الثنائيات Diodes
تتكون من قطعتين من أشباه الموصلات أحدهما به إلكترونات حرة وتسمى مجازا سالب والأخرى تسمى مجازا موجب – الرابط التالى به شرح وافى للتركيب
http://www.st-andrews.ac.uk/~jcgl/Sc...iode/diode.htm (http://www.st-andrews.ac.uk/%7Ejcgl/Scots_Guide/info/comp/passive/diode/diode.htm)
http://www.kpsec.freeuk.com/components/diode.htm

نلاحظ أن الثنائى السيليكونى كما سبق شرحه يمرر التيار فى اتجاه و يمنعه فى الاتجاه العكسي حتى جهد معين سيحدث له انهيار و يصبح زينر.
لماذا إذن نقول لدينا زينر؟
لأن الأول لا نعرف على وجه الدقة متى سينهار و يصبح زينر فمثلا أقل الموحدات جهدا = 50 فولت
هذا لا يعنى إطلاقا أنه عند 51 فولت سينهار – تصنع الموحدات و من يوافق نسبة الدقة المطلوبة يقبل و ما يخرج يرفض و لو انهار عند 90 فولت يصنف على أنه 50 فولت وليس 100 فولت
أما الزينر – فقط تغير دقة تصنيعه حتى يوافق الجهود الصغيرة المطلوبة 3 فولت مثلا و يكون الانهيار سريعا و حادا – لذا كل الثنائيات التالية لها التركيب ذاته و لكن بتغيير المادة المصنع منها كل جزء ونسبة الشوائب و نوعها يتغير أداء الثنائى لذلك لدينا حوالى 13 نوع مختلف أو أكثر منها – سأذكر الاختلاف حيث يكون:
1- الموحد العادى ويستخدم لأغراض توحيد اتجاه التيار
2- ثنائى الزينر ويستخدم لأغراض الحصول على جهد ثابت والحماية، و التحكم فى نسبة الشوائب للتحكم فى جهد الزينر.
3- الثنائى المعكوس Backward diode ويستخدم لأغراض التوحيد للترددات العالية و الجهود أقل من 0.6 فولت وهو ببساطة زيادة نسبة الشوائب حتى يحدث انهيار عند جهد = صفر (زينر = صفر)
4- الثنائى الباعث للضوء LED وهو بتغيير الخامة و الشوائب ثلاث أنواع
* بألوانه المختلفة أحمر ، أصفر ، عنبر ،أخضر ، أزرق ، و أخيرا أبيض - ويستخدم لأغراض البيان وشاشات العرض الكبيرة وبعض شاشات الحاسب المحمول والشاشات الرقيقة و حديثا الإضاءة فى المنازل حيث وصلت بعضها إلى أكثر من 20 وات
* باعث الأشعة تحت الحمراء ويستخدم لأغراض الاتصال والتحكم والمراقبة والعزل الكهربى
* مولد الليزر ويستخدم لأغراض الاتصال والتحكم والمراقبة للمدى البعيد وهو مثل سابقيه و مزود بوسيلة رنين لتركيز لون واحد فقط بدرجة عالية – لا يوجد حتى الآن ليزر أبيض
5- ثنائى كاشف عن الضوء ولكل نوع من الثلاث السابقة مستقبل خاص به – الوصلة العادية فقط تعرض للضوء.
6- ثنائى مولد الجهد من الضوء وهو أساس البطاريات الشمسية – كانت وصلة عادية ولكن حسنت و أضيف لها معدن الذهب الخ بهدف تحسين الكفاءة
7- ثنائى ذو السعة المتغيرة ويستخدم لأغراض اختيار المحطات والقنوات فى أجهزة الاستقبال – وصله عادية فقط يراعى تحسين الخطية بالنسبة للجهد و زيادة قيمة السعة الكلية
8- ثنائى شوتكى وهو يحتوى على الذهب بدلا من النوع الموجب ويستخدم لأغراض الترددات العالية جدا
9- ثنائى ذو المقاومة السالبة ويسمى أيضا GUNN Diode نسبة لمكتشفه ويستخدم لأغراض توليد الترددات فى نطاق الميكرو ويف ، عبارة عن قطعة من P أو N فقط لها أطراف من المعدن المناسب
تبدو كقطعة عادية ولكن بارتفاع الجهد تتكون الأقطاب المعاكسة فتزيد المقاومة ثم تنهار مما يسبب ظهور مقاومة سالبة تستخدم كمذبذبات
http://www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/RadCom/part5/page1.html (http://www.st-andrews.ac.uk/%7Ewww_pa/Scots_Guide/RadCom/part5/page1.html)

10- ثنائى ذو الطبقة الخام فى المنتصف بين الطبقتين PIN Diode ويستخدم كمقاومة متغيرة أو سويتش لترددات الميكرو ويف
11- ثنائى القدح Trigger Diode ويستخدم كبادئ تشغيل لبعض المذبذبات و دوائر التحكم وهو من عائلة الثايريستور وهو أيضا يقدم مقاومة سالبة. لاحظ الفرق بينه وبين الزينر فالجهد بين أطرافه عند الانهيار يكاد يساوى صفر.
12- ثنائى النفق Tunnel Diode ويستخدم كسويتش فى نطاق الميكرو ويف وهو دايود له نسبة شوائب عالية تجعله موصل فى الظروف العادية ، لذلك عند زيادة الجهد عليه يقل توصيله لخروجه من حالة الانهيار تدريجيا
13- ثنائى الحماية Transient voltage suppression (TVS) diodes وهى تحمى الأجهزة من التداخلات فى خطوط التيار الكهربى وهى أشبه بالزينر
14- يمكن أن نضيف أيضا الثنائى السيليكونى ذو التحكم SCR و يعترض البعض لأنه ثلاث طبقات وله طرف ثالث للتحكم ولكنه أولا و أخيرا يستخدم كثنائى للتقويم ضمن استخدامات أخرى
15- ثنائى ظاهرة هال وهى تجعل شريحة من أشباه الموصلات تغير من توصيلها طبقا للمجال المغناطيسى الواقع عليها وهى تستخدم فى وحدات قياس التيار المستمر و المتردد ، حساسات الاقتراب ، قياس سرعة الموتورات الخ
و غيرها
سنبدأ إن شاء الله فى المرة القادمة الحديث عن الثنائى واستخدامه ودوائره

ماجد عباس محمد
07-07-2011, 08:03 AM
ماذا بداخل الدايود
أولا سأقول دائما "الدايود أو الثنائى" إشارة لأنه ثنائى القطبية و أقول "موحدات" فى تطبيقات توحيد التيار لأن استخدامات الثنائيات لا يسهل حصرها
كما هو مبين بالروابط فى المقال السابق وربما يعرف الكثيرين انه يتركب من مادتين P , N وعند وضعهم متجاورتين ينشأ ما يسمى بجهد الحاجز 0.6 فولت ، وهو جهد يعتمد على درجة الحرارة و نوع المادة ونسبة الشوائب الموجودة ونوعها - لذا من الواجب التشديد هنا على أنها ليست قانون أزلى اسمه 0.6 فولت :b1 (436):
لتأكيد ما أقول استخدم آفو رقمى لآن دقته عالية وقيس به موحدات 1N4001 ذات 50 فولت والموحدات 1N4007 ذات 1000 فولت ستجد فولت الأخيرة أعلى
هيه ، لك كلام غريب ، نقيس موحد وتقول فولت ؟!!!
أخى – ماذا تظن الآفو الرقمى؟ هو ببساطة وحدة تحويل من تمثيلى لرقمى Analog to digital converter و عند قياس الاوم أو الثنائيات يولد تيار ثابت (تذكر أنواع مصادر التغذية) و يمرره فى المقاومة أو الثنائى ويقيس الجهد على أطرافه بدقة

أيضا يمكنك معرفة نوع الدايود (الثنائى) من الجهد ولون الإضاءة أيضا
السيليكون العادى حوالى 0.6 إلى 0.65
الجيرمانيوم من 0.4 إلى 0.5
موحدات الجهد العالى تصل إلى 0.79
موحدات شوتكى السريعة 0.3
موحدات الأمبير العالى قد تصل إلى 0.9 فولت وعند التشغيل ترتفع ربما اعلى من 2 فولت نتيجة المقاومة الأوميه لمادة السيليكون
LED من 1.4 إلى 1.9 حسب اللون كما أن أشعة تحت الحمراء المرسل غير المستقبل
وهناك أيضا نقطة هامة جدا، فموحدات التيار العالى 50 أمبير أو 100 الخ ستجد لها فولت قد يصل إلى 1.5 فولت أو أكثر و تحدد فقط من الداتا شيت للقطعة وهذه النقطة بالغة الأهمية عند حساب الحرارة المفقودة أثناء التشغيل لتوفير المبرد الملائم.
القيم السابقة عند درجة حرارة الغرفة وتهبط كثيرا بارتفاع درجة الحرارة

كما أود أن أوضح نقطة هامة جدا
العملية الصناعية تسمى باتش Batch والموحدات المصنوعة فى باتش ما تكون متقاربة ولكن تختلف فى قيمة الجهد عن باتش آخر لاختلاف نقاء الخامات المستخدمة ونسبة الشوائب التى مهما كانت الدقة - لا بد من وجود نسبة سماح – هذه النقطة ستؤثر على الاستخدام كما سيتبين فى الحلقة القادمة إن شاء الله
لذلك فى بعض التطبيقات التى تتطلب تماثل فى خصائص الدايودات تستخدم مجموعة داخل دائرة متكاملة لضمان تقارب الخامة ونسبة الشوائب وأيضا عدم وجود فرق فى درجات الحرارة
المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن توصيل الثنائيات

ماجد عباس محمد
07-07-2011, 07:06 PM
توصيل الثنائيات
فى أى منتدى العديد من المشاركات تشرح توصيل تقويم نصف موجة و موجة كاملة بمحول أو قنطرة لذا لن أضيع الوقت فى التكرار .
إن شئت دائرة أكثر من 1000 فولت ماذا تفعل؟
لا توجد موحدات اعلى من 1000 فولت - لذا عند شراءك موحد يقال انه 5000 فولت ، فاعلم انه خمسة موحدات على التوالى كل منها مثل 1N4007 بقيمة 1000 فولت
وما أهميه هذا ؟
لن أقول مقارنة سعر واحد 5000 (غالبا مرتفع) بسعر 5×1000 ولكن لو حاولت القياس لمعرفة أطرافه إن كانت العلامة غير واضحة ، فغالبا لن تستطيع لأن معظم أجهزة القياس حتى التى تستخدم بطارية 9 فولت ، تستخدم جهد مرجعى قيمته 2 فولت لقياس المقاومات وبالتالى 5×0.6=3 فولت فلن تعرف إن كان سليما أو أحدهم تالف
إذن التوصيل على التوالى مستخدم بشرط أن تكون الثنائيات متماثلة لأقصى حد و إلا فكما تعلم لكل ثنائى فى التوصيل العكسي له مقاومة تسريب ولو اختلفت كثيرا، فحسب قانون أوم سيكون على أفضلها و أجودها "أعلاها مقاومة" أعلى فولت وهذا سيسبب انهياره ثم التالى فالتالى الخ.
ماذا عن التوصيل على التوازى؟
هل نستطيع أن نوصل خمسة موحدات 3 أمبير لنحصل على 15 أمبير ؟
هل تذكر المقالة السابقة والحديث عن الجهد 0.6 فولت؟
ماذا يحدث عندما يكون أحدهما 0.65 والآخر 0.59
سنطبق قانون كيرشوف وقانون أوم سنجد أن التيار سيتناسب مع هذا الجهد
تجربة صغيرة؟؟؟
احضر خمسة LED من لون واحد ووصلهم على التوازى واستخدم مقاومة تكفى ليمر 10 مللى أمبير مثلا 12 فولت من شاحن أو خلافه و مقاومة 1 كيلو
راقب إضاءة الدايودات – هل هى متساوية ؟؟؟؟ بالطبع لا لأن التيار بها غير متساوى
لو وصلت كل واحد على حدة ستكون الإضاءة متماثلة
الآن ضع مقاومة أخرى على التوازى مع المقاومة الأولى بنفس القيمة
هل زادت الإضاءة بنفس القيمة ؟
ملحوظة هامة: لا تستخدم برامج المحاكاة هنا فهى تفترض تطابق المكونات!
الخطورة ليست فى الإضاءة ولكن فى أن الأكثر إضاءة اقلهم فى جهد الحاجز و به تيار اكبر وبالتالى يولد حرارة أكثر – هذه الحرارة تقلل هذا الجهد أكثر فيزيد التيار به أكثر وهكذا حتى يدمر الدايود نفسه فى ظاهرة تعرف باحتواء التيار Current Hogging

لذا لا يمكن أن توصل الدايودات أو الترانزستورات العادية على التوازى – لآبد من وجود مقاومة منفصلة لكل واحد - تذكر هذا عندما نتحدث عن الترانزيستور
اعلم انك ستقول أننى وصلت 10 موحدات واحد أمبير ولم يحدث شئ رغم مرور 10 أمبير فى الحمل ......

طبعا وأنا شخصيا عملتها لكن تذكر أن هذه الموحدات توصل عادة بترانسفورمر قدرته صغيرة أى غير قادر على أن يمد بتيار يكفى لحدوث هذا خاصة عند بدء التشغيل
ولكن لا توصل 3 موحدات (دايود أو ترانزيستور أو ثايريستور) 200 أمبير للحصول على 600 أمبير من المصدر الكهربى العمومى فالخسارة كبيرة – لا تحاول

المرة القادمة بإذن الله سنتحدث عن حسابات دوائر التقويم ومخاطر لحظة بدء التشغيل

gessar10
07-07-2011, 08:11 PM
مشكور بارك الله فيك

ماجد عباس محمد
07-08-2011, 10:16 AM
حسابات دوائر التقويم

تنقسم دوائر التقويم إلى نوعين رئيسيين تقويم نصف الموجة وتقويم الموجة الكاملة وينطبق ذلك على فاز واحد و 3 فاز أيضا
هذه هى التوصيلات الأساسية لهذه الدوائر والتعليق عليها
أولا تقويم نصف الموجة
فى هذه الروابط شرح بالرسوم المتحركة كيفية عمل الدائرة
http://www.st-andrews.ac.uk/~jcgl/Sc...iode/diode.htm (http://www.st-andrews.ac.uk/%7Ejcgl/Scots_Guide/info/comp/passive/diode/diode.htm)
http://www.kpsec.freeuk.com/components/diode.htm
ولكن هدفنا هو تصميم هذه الدوائر
لنأخذ مثال ابسط الدوائر وما يسرى عليها ينطبق على الباقى – فقط نأخذ فى الاعتبار اختلاف الزمن
الدائرة التالية هى موحد نصف موجة .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1235&stc=1&d=1310108553
رغم بساطتها إلا أنها تستخدم الآن فى أغلب وحدات الشاحن و الأجهزة الإلكترونية
الخط الأسود يمثل جهد المصدر وهو متردد ونتيجة الموحد يحجب نصف الذبذبة السالب
الخط الأخضر يمثل الجهد على المكثف نتيجة الشحن والتفريغ
الجزء الأحمر يمثل اللحظات التى يقوم فيها الموحد بشحن المكثف
والرسم يوضح حالة الاستقرار حيث يقوم المصدر بشحن المكثف حين يعلو جهد المصدر عن جهد المكثف وبعد القمة يقل جهد المصدر عن جهد المكثف وبالتالى يكون الموحد مقفلا ويمد المكثف الحمل بالتيار طوال الفترة الباقية حتى يعلو جهد المصدر مرة أخرى عليه ليبدأ الشحن مرة أخرى.
على الدائرة سنجد تيار الموحد الذاهب للمكثف والحمل وبعد المكثف نجد تيار الحمل فقط
من الرسم يتضح أن تيار الموحد اعلى بكثير من تيار الحمل لذلك عندما تنوى أن تغذى بتيار قدرة أمبير واحد يجب أن تستخدم موحد يتحمل تيار ضعف هذه القيمة على الأقل أو تلجأ لموحد موجة كاملة – لاحظ انك ستستخدم موحدين كل منها واحد أمبير أيضا
سوف تسأل كيف هذا وأين يذهب التيار – الخ من الأسئلة
لو نظرت لشكل الموجة المرسوم بالأسود ستجد أنها مجموعة من النبضات وهو شكل له مكافئ مستمر ومجموعة من الترددات التوافقية- هذه الترددات تمثل التيار الذى يمر من المصدر عبر الموحد إلى المكثف
ما قيمة هذا الجزء المتغير – لأننا نهتم بالمستمر فقط ؟
حسنا ما هو المكثف ؟ هو وحدة تشحن الكهرباء ثم تفرغها
إذن تعريف قيمة المكثف أو سعته هى كمية الكهرباء الموجودة به دون ارتفاع يذكر فى الفولت – كما نقول ما سعة خزان نرد كمية السائل لكى يرتفع مثلا كذا سم ففى المكثف كمية الكهرباء لكل واحد فولت .
إذن سعة المكثف = ناتج قسمة الشحنة ÷ الفولت
C=Q \V
حيث Q كمية الإلكترونات التى دخلت المكثف وتساوى التيار×الزمن
= I.TQ
وبالتعويض عن سعة المكثف
C= I.T \V
من قانون أوم نستبدل المقاومة بقيمتها الفولت على المقاومة ينتج أن الزمن = المقاومة فى السعة
R=V/I
T=RC

لدينا الآن قانونين هامين
من الأول نرى أن الفولت = التيار × الزمن ÷ سعة المكثف وهو الفولت المتغير فى خرج الدائرة
كلما زاد المكثف قل الفولت المتغير الظاهر عليه ، وكلما زاد التيار زاد الفولت المتغير
وكثيرا ما ننسى ذلك ولا نأخذ فى الاعتبار هل وحدة التغذية كافية آم أنها لا تؤدى المطلوب
لا تقل سوف أضع مثبت جهد مثل 7805 تضيع هذا التأثير - اقرأ جيدا خواص 7805 ستجد أن الفولت الداخل إليها يجب أن يزيد عن الخارج باثنين فولت على الأقل فى كل الأوقات حتى تؤدى وظيفتها وعند زيادة التيار إذا لم تراعى قيمة المكثف سيظهر هذا التغيير فى كل من الدخل والخرج لمثبت الجهد ويؤثر على التشغيل - تذكر هى تثبت ولا تعوض.
يجب ألا ننسى ما هو الزمن - الزمن هو الفترة ما بين الفترات التى يشحن فيها المكثف وعليه ستكون فى حال نصف الموجة فاز واحد = 1÷50 من الثانية
فى حال الموجة الكاملة فاز واحد = 1÷100 من الثانية
فى حال نصف الموجة ثلاثة فاز = 1÷50 ÷ 3 = 1 ÷ 150 من الثانية
فى حال الموجة الكاملة ثلاثة فاز = 1÷100 ÷6 = 1÷ 600 من الثانية
أيضا يجب آلا ننسى أن فى حال 3 فاز الجهد لا يصل أبدا للصفر لتقاطع الأنصاف الثلاثة للمصدر وفى حال الموجة الكاملة 3 فاز فعادة يكون الجهد المتغير صغيرا جدا لنفس السبب ويستخدم المكثف للتخلص أساسا من التداخلات على خطوط الكهرباء
الرابط التالى

1257
به دوائر التقويم لجميع الفازات و نصيب كل موحد من تيار الحمل و كافة البيانات التى تهم أى مصمم
المرة القادمة سنذكر نصيب كل موحد من تيار الحمل وأخطار لحظة البدء

محمود المليجى
07-09-2011, 01:24 AM
بارك الله فيك يا مهندس ماجد عباس

ماجد عباس محمد
07-09-2011, 09:15 AM
أهلا بك أخى العزيز

ماجد عباس محمد
07-09-2011, 09:24 AM
مثبتات الجهد Voltage Regulators
هناك العديد من أنواع مثبتات الجهد وكلها تعمل بمبدأ واحد
تؤخذ عينة من جهد الخروج المطلوب تثبيته ويقارن بجهد مرجعى (ثابت لا يتغير) والفارق يسمى الخطأ – يكبر هذا الخطأ لزيادة الدقة ويغذى لأداة لنسميها الحاكم لتحكمها فى مجرى التيار المغذى للحمل لتصحيح هذا الخطأ.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1236&stc=1&d=1310192252
الحاكم قد يكون ترانزيستور واحد أو أكثر أو FET/MOSFET واحد أو أكثر أو ثايريستور أو ترياك أو الصمام الأيونى القديم أو حتى دائرة متكاملة – فقط عليها التحكم
كيفية تنفيذ التحكم يعطى الدائرة اسمها فإن كان التحكم تدريجيا أو خطيا سمى مثبت جهد خطى – أما إن كان كالمفتاح إما مغلق أو مفتوح سمى كذلك أى Switching Regulator
إن كان الحاكم على التوالى مع الحمل سمى مثبت جهد توالى وإن كان على التوازى سمى مثبت توازى
السؤال الطبيعى الآن أيهما أفضل الخطى أم الآخر – رجاء لا تسأل – فكل منها له حسناته ومساوئه ومنها عليك أن تقرر أيها أنسب لتطبيقاتك و احتياجاتك
المثبتات الخطية لها حسنات كثيرة مثل
خلوها من Noise الضجيج – سرعة الاستجابة – سهولة الصيانة – لا تبعث موجات لا سلكية و تداخلات حولها
ولها عيوب مثل
انخفاض الكفاءة – توليد كثير من الحرارة – ثقل الوزن عند احتوائها على محولات أو ملفات خانقة لاستخدامها ملفات ذات قلب من الحديد السيليكونى ذو مقطع كبير لانخفاض التردد
المثبتات ذات السويتش لها حسنات كثيرة مثل
توليد كمية اقل من الحرارة - ارتفاع الكفاءة – خفة الوزن حيث تستخدم قلوب من الفرايت وهو سبائك خفيفة الوزن فضلا عن صغر المقطع لارتفاع التردد
ولها عيوب مثل
ارتفاع فى نسبة الضجيج الناتج من عملية القطع والتوصيل المتتابع – التيار الخارج من الحاكم فى صورة نبضات ذات تيار عالى نسبيا وهى ذات مركبات توافقية عديدة تتسبب فى ظهور موجات لاسلكية وتداخلات تؤثر على الأجهزة المحيطة ما لم تتخذ الاحتياطات الكافية لإخمادها
وربما ارتفاع التكلفة أيضا فى القدرات العالية و الأعداد القليلة
إذن ماذا نختار؟
حينما تكون الضوضاء فى المقام الأول نستخدم الأنواع الخطية وعندما تكون الكفاءة أو الوزن فى المقام الأول نستخدم النوع الآخر
هناك من يقول أن النوع الثانى يفوق الأنواع الخطية التى ستنتهى قريبا
عفوا – حينما تكون هناك بوردات كثيرة تركب على بوردة أم Mother Board – أو على مقربة من جهاز مشغل مثل الحساسات التى تستشعر ظاهرة ما و ترد على لوحة التحكم بالنتيجة ، فمن التقليد المفضل أن تكون هناك مثبت على كل وحدة وهذا يعطى مرونة تشغيل كبيرة فمثلا
مجموعة المثبتات الخطية مثل LM7805 وحتى , LM7824 تمكنك من استخدام الجهد الصناعى التقليدى 24فولت دون الحاجة لتوفير 5 فولت لحساس و 9 فولت لآخر و 12 لثالث الخ بوضع المثبت المناسب داخل كل منها
كما أن هذا الأسلوب يوفر لك الحماية الكاملة من تأثير وحدة على أخرى من خلال الضوضاء من خلال خطوط التغذية والتخلص من تأثير خطوط نقل القدرة 220/380 فولت على خطوط نقل المعلومات أو البيانات وهى الظاهرة المعروفة بالتقاط الطنين Hum Pickup (منذ أيام أجهزة الراديو والاتصالات ذات الصمامات الأيونية) وهى انتقال جزء من تردد التيار الناقل للقدرة 50- 60ذ/ث أو ضعف هذا التردد (الضعف ناتج من التقويم موجة كاملة والذى ينتج 2×تردد المنبع)
لذلك فوضع هذه المثبتات الخطية على كل بوردة / كارت بما تحويه من أنواع الحماية المتنوعة مثل حماية ضد زيادة التيار – ارتفاع درجة الحرارة – قصر الدوائر – تغيير الأحمال والأهم على الإطلاق المعروفة باسم التلف الآمن Fail Safe ، يجعلها خيارا رخيصا جدا يصعب التخلص منه – ولا تحتاج سوى 2 فولت فقط على الأقل أعلى من الجهد المطلوب
و ظاهرة التلف الآمن تعنى عند تلف القطعة لا تسبب دمار لأخرى فمثلا عند تلف LM7805 فهى تقطع التغذية عن الخرج ويصبح صفر فولت عكس الوحدات التى تصنع بالطريقة التقليدية ، فعند تلف الحاكم ، فغالبا ما يصبح قصر – أى حدوث قصر بين المجمع والباعث جاعلا جهد الخروج مساوى لجهد الدخول معرضا باقى الدوائر للتلف
مثلا استخدام LM7805 للحصول على 5 فولت لتغذية دوائر رقمية من نوع TTL التى تتلف لو ارتفع الجهد لأعلى من 6 فولت. عند تلف المثبت LM7805 يصبح الجهد صفرا مما يحميها من التلف ، أما إن استخدمنا أى وسيلة أخرى سيرتفع لأكثر من 9 فولت مما يسبب تلفا فوريا لكل الدائرة
قبل أن نترك الموضوع لا ننسى توضيح نقطة وهى ما قلناه فى مقدمة المقال وهو - يقارن بجهد مرجعى (ثابت لا يتغير)
من أين نأتى بجهد ثابت لا يتغير والدائرة كلها وظيفتها توليد جهد ثابت لا يتغير؟
الإجابة ببساطة ثنائى زينر Zener Diode – ولذا نرى أن دقة مثبت الجهد تعتمد كليا على أداء هذا الثنائى – أى أن دقه أداؤه أهم بكثير من قيمته
كل دائرة مهما كان نظرية عملها تحتوى وسيلة للضبط أى تحديد قيمة الخرج فلو شئت الحصول على 12 فولت ، تصمم الدائرة للحصول على من 9 إلى 15 فولت مثلا و مفتاح (مقاومة متغيرة) للضبط على ما تريد – لماذا؟
لنعد لأول مقال عن المقاومات وما ذكرناه عن الدقة إما 10% أو 5% أو 2% وهو ما يجعلك غير قادر على التنبؤ بالقيمة الدقيقة التى سينتهى إليها تنفيذ الدائرة كما أن إنتاج 10 وحدات متكررة منها سيعطى 10 نتائج مختلفة كل فى نطاق الدقة التى تستخدمها فى مكوناتها - وكلما زادت الدقة زادت التكلفة وزاد احتمال عدم توفر القيمة الخاصة التى تريدها ضمن القيم القياسية التى تنتجها المصانع مما يضطرك لتصنيع ما تريد فى صفقة خاصة تجعل ثمن القطعة يتضاعف لعدد يتوقف على كم ألف قطعة تريد – لذا الحل السابق أقل كلفة بكثير
لماذا إذن أداء الزينر أهم من قيمته – ببساطة لأن الخطأ فى قيمته يمكن تعويضها بالمفتاح السابق وهو خطأ مماثل للخطأ فى باقى المكونات والمحدد لدقتها – أما الأداء فيعنى ، بعد أن تضبط الجهاز ، هل سيظل ثابت القيمة أم بتغيير الحرارة أو الحمل أو التقادم سيتغير و عندها يجب وضع آفو على الخرج و نعين موظفا دوره إعادة الضبط كلما دعت الحاجة..
و هناك عامل آخر أغفلنا الحديث عنه حتى الآن وهو ثبات الأداء والسبب أن ترك المقاومات على الرف أو فى حالة تشغيل لا تتأثر كثير مع مرور الزمن ولكن بعض المكثفات و كل منتجات أشباه الموصلات تتأثر مع مرور الوقت تأثرا بالحرارة الناجمة عن التشغيل أو خلافه من الظروف وهذا التغيير يقدر بجزء من المليون Part Per Million PPM
لنعد لثنائى الزينر المذكور ، نجد أن أداؤه قد يكون غير كافى إذ أن جهده غير ثابت إذ يتغير بقدر ضئيل مع تغير التيار المار فيه وأيضا يتأثر بدرجة الحرارة - هذا يؤثر على قيمة الخطأ الذى ذكرناه والذى يكبر أيضا ويسبب تغيير قيمة الخرج وعدم ثباتها
الحل – هناك العديد من مرجعيات الجهد Voltage Reference والتى تتكون من دائرة متكاملة داخل عبوة بلاستيكية سوداء فى حجم الترانزستورات الصغيرة العادية المسماة TO92 وتوفر أداء أفضل من الثنائى العادى بكثير فضلا عن عدم تأثره بتغيير درجة الحرارة المحيطة مثل LM103,LM113,LM129
وبعضها قابل للضبط مثل LM136 والبعض الآخر ذو قيم خاصة جدا مثل 2.5 فولت أو 1.235 أو غيرة
قبل أن تتساءل لماذا بعد ما سبق ذكره عن دقة المقاومات وخلافه وما يبدو من عدم أهمية قيمة ثنائى الزينر – أقول ما ذكر كان فقط لمثبتات الجهد ولكن هناك تطبيقات أخرى تهم فيها القيمة نفس أهمية الأداء مثل دوائر التحويل من القيم الخطية للرقمية Analog to Digital Converter والعكس حيث استخدام مثل هذه الثنائيات ذات الدقة العالية يغنى عن عملية الضبط والمعايرة فيما بعد
نود أن نقوم بتصميم واحدة من كل نوع ولكن ذلك يتطلب معرفة الترانزيستور وعمله كمكبر أولا
ولفهم الترانزيستور يجب أن نستكمل الثنائيات فى غير دوائر التوحيد ، لذلك هذا ما سنبدأ به إن شاء الله المرة القادمة

ماجد عباس محمد
07-09-2011, 06:48 PM
الثنائيات العادية كما قلنا تتكون من جزأين P-N وينشأ بينهما جهد الحاجز وجدير أن نتذكر أن الثنائى يكون غير موصل عادة ما لم يطبق جهد يتغلب على هذا الحاجز . بمجرد تطبيق هذا الجهد تبدأ الإلكترونات والفجوات فى الحركة حتى يبدأ فى التوصيل وهذا يستغرق زمنا ،أيضا عند انقطاع التيار ،نحتاج لزمن حتى يتم الاتحاد بين الفجوات والإلكترونات حتى نعود لوضعنا الأصلى – عدم التوصيل.
هذا الزمن يحدد متى تستطيع عكس القطبية حتى يقوم بالتقويم بصورة صحيحة ولهذا يجب ألا ننسى أن تتناسب سرعة الموحد مع زمن الموجة ليقوم بالتوحيد المطلوب و إلا أصبح كقطعة من السلك مما يسبب مرور تيار عالى و يحترق الموحد ، فالموحدات الصالحة للتيار العمومى 50- 60 ذ/ث لا تصلح مع تردد شاشة التلفزيون 15625 ذ/ث الخ لكن الثنائى السريع يصلح لكل التطبيقات البطيئة - فقط ثمنه أغلى
أول استخدام للثنائيات هو كمفتاح أو سويتش فى دوائر تثبيت الجهد السابق شرحها
و قد لا حظنا أن هناك نوع توازى و نوع توالى
هذه دائرة كيف نقول فيها توالى وتوازى؟
الحكم على ترانزيستور السويتش هل التيار يمر فيه على التوالى مع تيار الحمل؟ إذن هو مثبت توالى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1237&stc=1&d=1310225938

انظر للرسم الأيسر – إن ارتفع جهد الحمل عن القيمة المطلوبة يقوم المكبر بغلق الترانزيستور و العكس بالعكس مما يجعل الجهد على الحمل دائما منتظم و أقل من المنبع
نحن نتكلم عن الدايودات هنا ! - ما دوره؟
عند فتح الترانزيستور و مرور التيار إلى الحمل فيرتفع الجهد ، لو حاولت إغلاق الترانزيستور لا يسمح لك الملف بقطع التيار و إن لم تجد له مسار سيضع جهد عالى على الترانزيستور فيتلف – هنا يأتى الدايود للإنقاذ موفرا مسار موضح باللون الأزرق
أما الرسم اليمن فهو لمثبت جهد توازى حيث تفتح دائرة التحكم الترانزيستور لفترة وجيزة ثم يقفل قبل أن يصل التيار فى الملف لأقصى قيمة – وإلا طبعا سيكون شورت أو قصر و يدمر الترانزيستور.
عندما يفصل الترانزيستور و نظرا لمحاولة قطع التيار فى الملف ، سيضع الملف جهدا كبيرا لكن مسار الحمل يكون بديلا للترانزيستور و لهذا يمكن أن يكون جهد الخرج أعلى بكثير من جهد المنبع وهذه الدائرة تستخدم فى شاشات الحاسب و التلفاز للحصول على الجهد العالى جدا ( 5-7 آلاف فولت ثم تضاعف إلى 30 ألف)
دور الموحد يظهر عندما يكون جهد الخرج أعلى من جهد المنبع فتكون موحدات دائرة التقويم مغلقة للتوصيل العكسى

الآن كفى تقويم ولنبحث هل هناك ما يقال فى مجرد توصيل الثنائى فى وضع التوصيل مثلا بطارية ومقاومة كما بالرسم؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1238&stc=1&d=1310226130
قلنا أن الثنائى عادة غير موصل – إذن ماذا يكون ؟
طرفان موصلان وبينهما حاجز – التعريف التقليدى للمكثف وهو فعلا ما يكون إلا أنه صغير 10 - 70- بيكو فاراد والطريف أنه بزيادة الجهد عكسيا تزداد المسافة بينهما بزيادة عرض الفجوة مسببة أن تتناقص قيمة المكثف وهو مناسب لتطبيقات السعة المتغيرة كتغيير التردد فى المذبذبات مثل توليف القنوات فى التليفزيون وغيره

الآن لو الجهد أمامى اكبر من 0،6 فولت سيجعل الثنائى موصلا أى ينقل ترددات أو تيار مستمر أو أى تيار كهربى مستمر أو متردد طالما كانت قيمته صغيرة بالنسبة للجهد الأمامى ولا تسبب للثنائى أن يخرج من وضعية التوصيل الأمامى ، وإن عكس الجهد الأمامى يصبح الثنائى مغلقا ولا يمر من خلاله شيئا إلا بقدر ما تسمح تلك السعة الصغيرة بالمرور أى أننا حصلنا على مفتاح Switch يسمح لنا بتمرير وإيقاف إشارة فى مسار معين – وهذا يصلح أيضا للترددات العالية

ماذا لو قمنا بتغيير قيمة المقاومة- هل هناك فرق؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1239&stc=1&d=1310226179
مثاليا لا فرق ولكن عمليا الثنائى له دائرة مكافئة مركبة ولو نظرنا للمنحنى الممثل للجهد / التيار الخاص بأى موحد سنجد أنه بعد 0.6 فولت يصبح منحنى قريب من خط مستقيم و يمكن التعبير عنه بالعلاقة
R=0.025\I
م= 0.025 ÷ التيار
أى أن الثنائى فى وضع التوصيل يكافئ مقاومة يمكن تغيير قيمتها
لو كان التيار 1 مللى أمبير كان يكافئ 25 أوم
لو زاد التيار إلى 10 مللى كان يكافئ 2.5 أوم
ولو قلت إلى 100 ميكرو أمبير كان يكافئ 250 أوم
وهكذا يمكنك استخدامه كمقاومة متغيرة
لم تقتنع وتريد إثباتا رياضيا؟ المرفقات بها الإثبات
هل يمكن ذلك عمليا ؟ وهل يستخدم فى الدوائر؟
أى نكون الدائرة كما بالرسم حيث R1 تغير التيار المار فى الموحد وبالتالى مقاومته فيتغير نسبة الجهد الخارج من المصدر V1 إلى الخرج Vout
يمكن إذا كانت المقاومة الصغيرة للثنائى لا تسبب مشكلة وهى غير مناسبة لتطبيقات الصوت والصورة إلا إذا كانت فى حدود لا تزيد عن بضع عشرات مللى فولت لكن قد تناسب ترددات اعلى وخصوصا عند مستوى الإشارة الصغيرة
إذن ما فائدة هذا النقاش إن كانت فوائدة محدودة؟
الإجابة بسيطة وهامة جدا
الترانزيستور به وصلة القاعدة – باعث عبارة عن ثنائى فى هذا الوصف – ومقاومته هذه هى عماد حسابات التكبير كما سنرى فى المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-10-2011, 08:25 AM
نبدأ الآن بشرح الترانزيستور
قد يكون من المفاجئ أن نذكر أن العلماء فى شركة بل لم يكونوا يبحثوا عن الترانزيستور لاختراعه ، فقد كانت الصمامات الإلكترونية هى تكنولوجيا العصر و محاولات تصغيرها وصلت بها لحجم الترانزيستور القدرة – لذا كان البحث عن بديل يتخلص من تسخين الفتيلة اللازم للصمامات و فقد الطاقة فيها و احتياجها لجهد عال نسبيا و كان هذا البديل يمتاز بنفس معاوقة الدخول العالية و يعمل بنفس النظرية وهى جهد على طرف الدخول يغير فى تيار الخرج ، أى كانوا يبحثوا عن الترانزيستور المسمى FET ولكن تجاربهم أدت لاكتشاف الترانزيستور ثنائى القطبية Bi-Polar وسمى كذلك لأن التيار يعبر نوعين معاكسين من الخامات أو الأقطاب
كلنا نعلم أن الترانزيستور يتكون من ثلاث مناطق إما PNP أو NPN أى هناك ثلاث مناطق – معظم الكتب تتبنى الرسم التالى فى شرح تركيبة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1244&stc=1&d=1310275375
وهوإلى حد كبير صحيح خصوصا بالنسبة لأوائل النماذج التى صنعت منه – لذلك لا بأس من تبنيه فى الشرح
نلاحظ أن هناك منطقتان متماثلتان و أخرى مختلفة فى المنتصف مما يشكل ثنائيان متصلان عكس بعضهما فلو وصلنا الترانزيستور كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1245&stc=1&d=1310275420

المفروض أن لا يمر تيار فى المقاومة R2 نتيجة لوجود وصلة معكوسة بين لطرفين C ,B ولكن ماذا يحدث حقيقة هنا ؟
نتيجة لوجود البطارية 6 فولت ، سيمر تيار خلال المقاومة R1 و إذا افترضنا مسار الإلكترونات فقط للسهولة وهى تسير خارج البطارية من الطرف E داخل الوصلة إلى الطرف B ثم المقاومة R1 إلى البطارية
كم قيمته ؟ قانون أوم هو الحكم أى بفرض الجهد على الوصلة 0.7 فولت كما سبق القول سيكون
6 – 0.7 = 5.3 فولت
5.3 ÷ 10 ك = 0.53 مللى أمبير
هل حقا يدخل الطرف E تيار قدرة 0.53 مللى ويخرج من الطرف B نفس التيار 0.53 مللىأمبير؟؟؟؟؟؟؟؟؟
ولماذا قلنا أن هذا الطرف C وذاك E وماذا لو قلبنا الوضع؟؟؟؟ الجزأين متشابهين على أى حال!!
المنطقة الوسطى حسب الرسم هى من النوع P أى أن هناك العديد من الفجوات المتوافرة والجاهزة للاتحاد مع الإلكترونات القادمة من الطرف E – لذلك فهناك احتمالان فقط لا ثالث لهما.
الجزء الأوسط يكون سميكا فيسمح لكل الإلكترونات بالاتحاد وعندها يتساوى تيار E ، B ولا يمر أى تيار إلى.C
أما إن كان عرض الجزءالأوسط رقيقا جدا – فلن يكون هناك متسع لاتحاد كل الإلكترونات مع الفجوات لتخرج من B بل العديد أو الأغلب حسب رقة هذا الجزء سيعبر المنطقة باندفاعه تحت تأثير المجال الكهربى الناتج من البطارية 6 فولت، ويستقر فى المنطقة C ومنها يجمع إلى البطارية 10 فولت خلال R2- ولهذا سمى الطرف C بالمجمع.
وهنا سنجد أن تيار E قد ازداد بنسبة كبيرة هى نسبة هذه الإلكترونات التى استطاعت العبور دون الاتحاد فى القاعدة ولكنه يأتى من البطارية الأخرى 12 فولت ، ونظرا لكونه مدفوع أساسا من البطارية 6 فولت و نتيجة لرقة الجزء الأوسط سنجد أنه ثابت القيمة لا يعتمد على البطارية 12 فولت أو المقاومة .R2
لو نظرنا للأمر من وجهة التيار و المقاومة ، نجد أن المقاومة الكبيرة المسببة لتيار صغير فى الطرف B قد تحولت لمقاومة صغيرة و تسببت فى تيار كبير للطرف C و من هنا تحولت المقاومة لهذا سمى هذا الجهاز محول المقاومة TRANSfer rISTOR أو اختصارا Transistor
نلاحظ أنه لو تماثلت الأجزاء C,B يمكن استبدال أطراف المجمع بالباعث و قد صنع ترانزيستور واحد فقط بهذا الأسلوب للعمل كسويتش فى دوائر التضمين و لكن الثنائيات احتكرت الأرض.
لتحسين هذا الأداء نجعل الباعث E صغيرا حجما و الطرف B يحيط به أما المجمع C أكبرهم و أكثر فى نسبة الشوائب و من ثم التوصيل ويكون الأسلوب المتبع مع الدوائر المتكاملة افضل كما بالرسم.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1246&stc=1&d=1310275475

الجزء الخارجى المسمى Substrate أو الأساس لا يلزم فى الترانزستورات المنفردة ولكنه يعزل الوحدات عن بعضها فى الدوائر المتكاملة.
مما سبق نرى أن المسألة تعتمد على أبعاد المنطقة الوسطى ونسبة الشوائب التى يحتويها فكلما قل سمك القاعدة زادت نسبة تيار المجمع المسماة β
وجدير بالذكرأن البعض يمثل الترانزيستور بثنائيين كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1247&stc=1&d=1310275522

وعندها لا يكون هناك مبرر لكى يترك التيار المسار السهل فى الطرف B ويسير للطرف C فهو خطأ ولا يبرر أداء وصلة المجمع كما أن البعض تمادى لإدعاء أنه بوصل ثنائيان هكذا نصنع ترانزيستور (؟!!):DirtDOG:– هذا التمثيل فقط لتوضيح قياس الترانزيستور بالآفو ليس إلا.

بقى أن نذكر أن نسبة التيار المار فى المجمع للتيار المار فى القاعدة B تسمى معامل تكبير التيار ويرمز له Hfe أو بيتا β ونسبة تيار المجمع إلى الباعث تسمى ألفاα
حسب تكوين النسب السابقة قد تتراوح بيتا من 4 إلى 800 أو أكثر للترانزيستور المنفرد ولكن بين نفس الرقم تكون نسبة الاختلاف تصل من 20- إلى 30% وهورقم كبير لذلك عند طلب الدقة والتماثل يجب اختيار الوحدات المتقاربة بالقياس - أوافضل من ذلك اللجوء للدوائر المتكاملة حيث تصل الدقة إلى 1%
فى المرة القادمة إنشاء الله سنعرف مراحل عمل الترانزيستور

ماجد عباس محمد
07-11-2011, 07:43 AM
مراحل عمل الترانزيستور
المرة الماضية ذكرنا أن الترانزيستور يعمل وفق شروط معينة حيث تيار المجمع C يساوى بيتا من المرات تيار القاعدة. حسنا هل هذا هو القانون الأزلى المستديم؟؟
حسنا ماذا لو لم تستطيع البطارية 10 فولت الوفاء بالمطلوب أى أن المقاومة R2 كانت كبيرة بحيث التيار الذى تمرره أقل من بيتا × تيار القاعدة؟؟ أو أن قدرة البطارية أساسا قليلة مثل البطارية 9 فولت الشهيرة؟
يجب أن نفهم نظرية التحكم. هل رأيت يوما صمام يزيد التيار المار فيه سواء كان هذا تيار من الماء أو الهواء أو أى شيء يتحكم فيه هذا الصمام؟ إطلاقا، دوما يكون الصمام متحكما بتقليل أو السماح للشيء أن يمر.
لزيادة مرور الشيء تحتاج موتور أو مصدر قدرة خارجى.
نفس الشيء فى الترانزيستور فهو صمام ولا يحتوى مصدر طاقة داخلى، لو مال التيار للزيادة وذلك نتيجة ارتفاع جهد البطارية 10 فولت أو نقصان قيمة المقاومة R2 يمكن للترانزيستور أن يعوق هذه الزيادة كصمام تحكم بأن يرتفع الجهد بين المجمع و الباعث ليبقى التيار ثابتا، وإن مال التيار للنقصان، فيسمح الترانزيستور بالمرور لتعويض هذا النقص بتقليل الجهد بين الباعث والمجمع.
إذن لو نقص التيار أكثر سيقل الجهد بين الباعث والمجمع أكثر للإبقاء على التيار ثابتا حتى لا تستطيع البطارية مع المقاومة الإمداد بالحد الأدنى للتيار وهو بيتا × تيار القاعدة، فبالطبع سيكون الجهد بين الباعث والمجمع أقل ما يمكن – قرابة الصفر - ولن يجد الترانزيستور ما يتحكم فيه و يفتح الباب على مصراعيه تاركا للمتاح أن يعبر. وهذه المرحلة تسمى التشبع.
ملحوظة هامة: تيار المجمع كما قلنا أكبر بكثير من المرات من تيار القاعدة وهذا تكبير للتيار ، لكن البعض يخطئ الظن حيث يعتبر أن الترانزيستور يخلق التيار عوضا عن التحكم فيه، كما شاهدنا، الترانزيستور يتحكم فى الطاقة من المصدر "البطارية" إلى الحمل.

مما سبق نجد أن للترانزستور ثلاث مناطق عمل :
1- القطع وفيها يكون تيار المجمع = صفر (للدقة كما سنرى لاحقا التيار = تيار التسريب وهو كأى مادة يمر فيها تيار) و الترانزستور فاقد التحكم وهى إما لأن جهد المجمع C "البطارية 10" فولت غير موجودة أو معكوسة أو تيار القاعدة لأى سبب ما = صفر.
2- مرحلة فاعلة حيث تكون الجهود والتيارات فى الوضع الصحيح و يخضع تيار المجمعC للعلاقة بيتا × تيار القاعدةB
3- مرحلة التشبع و فيها يقل تيار المجمع عن الحد الأدنى أى بيتا × تيار القاعدة فيخرج الترانزيستور من التحكم تاركا التحكم كله للدائرة الخارجية.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1253&stc=1&d=1310359145
وهكذا نجد أن المنحنيات التى تعبر عن علاقة تيار المجمع بالجهد بين المجمع والباعث كالمنحنى الأيسر.
هيه!! ألم تقل أن التيار = بيتا × تيار القاعدة؟ المفروض أن تكون خطا أفقيا لكن هنا خطوط مائلة و ميلها غير ثابت.
حسنا كم تكون بيتا إذن؟ أو الأجدر أن نتساءل مم تأتى بيتا ؟ أو قل ما هى العناصر التى تتحكم فيها؟!!
فلنعود للشرح الأول عن أداء الترانزيستور. قلنا "شريحة رقيقة" و "من نوع مخالف" و "يحيط بها المجمع و تحيط بالباعث". إذن نتوقع أن سمك القاعدة ذو تأثير مباشر و أيضا نسبة الشوائب ذات تأثير مباشر و أخيرا الشكل الطبيعى والذى يساهم فى بعث و لاحقا تجميع هذا العدد من الإلكترونات. تذكر هذه النقطة حين نتحدث عن ترانزستورات القدرة.
فى الترانزستورات الصغيرة غالبية هذه العناصر محدودة الأثر ولذا تجد خطوط المنحنيات أقرب للمثالية لكن الأثر موجود و كلها تتغير بالحرارة (تذكر التجربة حين سخنا الثنائى فنقص الجهد من 0.7 لأقل من 0.1 فولت) أما ترانزستورات القدرة فالأمر مختلف.
هل تذكر الثنائيات التى بمرور الإلكترونات بكثافة تقلب الجزء الموجب P إلى سالب N ؟!!
هذا ما يحدث هنا أيضا لذا تجد منحنيات تيار القاعدة الأعلى تميل لأن تكون بيتا لها أقل. حتى نصل لمرحلة التشبع نجد انخفاض كبير فى قيمتها. الدليل قم بتحميل بيانات أى ترانزيستور قدرة مثلا 2N3773 والذى سنعود إليها لاحقا.
http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...MI/2N3773.html (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/11468/ONSEMI/2N3773.html)
ستجد أنه يعطى بيتا مثلا بقيمة عظمى 60 و عند تيار مجمع 8 أمبير تنخفض إلى 15 و عند 16 أمبير تصبح 5
مرور التيار الكبير قلل من تأثير الشوائب كما غير فى أبعاد الوصلات بين الباعث و القاعدة و المجمع.
إذن نناقش المنحنى و معناه و أين تقع كل مرحلة من الثلاث. وهذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله.

ماجد عباس محمد
07-12-2011, 06:55 AM
دراسة منحنى الخواص:
حتى الآن كنا نتحدث عن التيارات الأساسية وهى تيار الباعث والقاعدة و المجمع و لكن هل هناك تيارات أخرى؟
أى مادة مكونه من ذرات و لها مقاومة قد تكون كبيرة أو صغيرة وهى يمر فيها تيار خاضع لقانون أوم. هذه التيارات فى أشباه الموصلات تسمى التيارات الصغرى أو الأقلية Minority current . هذا التيار يعتمد أساسا على نوع الخامة و درجة الحرارة و يتبع قانون أوم، أشبه ما يكون بمقاومة ذات معامل حرارى سلبى، كلما زادت الحرارة نقصت المقاومة و العلاقة لوغاريتمية أى ارتفاع الحرارة للضعف يزداد التيار بنسبة 2.718 مرفوعة للقوة 2 و ارتفاع الحرارة ثلاث مرات تكون القوة 3 وهكذا. وهذا سر خطورة الحرارة على أشباه الموصلات عموما. وهذه التيارات ذكرت عرضا باسم تيارات التسريب أما الرقم 2.718 فهو أساس اللوغاريتم الطبيعى.
هذه التيارات فى الجرمانيوم أكبر بكثير من السليكون وهذا سبب هيمنة الأخير و انسحاب الجرمانيوم من الساحة.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1260&stc=1&d=1310442790

لو راجعنا مصادر الشرح نجد أنها تحدد المنطقة الصفراء بأنها منطقة القطع و الحمراء بأنها منطقة التشبع وهذا يترك من الأسئلة أكثر ما يوفر من إجابات. لماذا؟ مثلا


لماذا منطقة التشبع هى امتداد الخط الأحمر رغم أن المنحنى قد غير اتجاهه؟ هل المنطقة الزرقاء خارج التشبع أم ماذا؟
ما الذى يحدد المنطقة الصفراء كحد للقطع؟ تيار القاعدة هنا مثلا 20 مللى أمبير فهل 10 مللى تعتبر قطع؟؟
المنحنى الأخير لتيار قاعدة 500 مللى ، هل ذلك يعنى أنه لا تشبع أقل من هذا التيار؟ وهل هناك أصلا تيار قاعدة أكبر من 500 مللى أمبير؟
المنحنى الأخير ينتهى عند تيار مجمع 3 أمبير، فماذا يعنى امتداده أو باقى المنطقة أو لماذا لم يمتد كباقى المنحنيات؟

غالبية هذه التعريفات بنيت للتوضيح و حين كان الجرمانيوم له تيار تسريب يمكن مقارنته بتيار القاعدة حيث كانت القاعدة الأساسية للتصميم هى أن تكون التيارات المستخدمة أكبر من تيار التسريب حتى لا تسبب تيارات التسريب اختلال لأداء الدائرة. أما باستخدام السليكون و انخفاض هذه التيارات للحد الذى يصعب قياسها بأجهزتنا المنزلية فلم تعد ذات تأثير. هكذا تصبح منطقة القطع أقرب ما تكون للمحور الأفقى. بدون تيار قاعدة لا يوجد تيار مجمع فى غالبية ترانزستورات السليكون و الأفضل دوما الرجوع لصفحة البيانات لأن كلما زاد أقصى تيار للترانزيستور، يجب زيادة مساحة السليكون و يزيد بالتالى تيار التسريب.
لو رجعنا للترانزيستور السابق 2N3773 ستجد مفاجئة أن تيار التسريب له
*Collector Cutoff Current (VCE = 120 Vdc, IB = 0)= 10 m.a.
وهذا بالتأكيد قيمة كبيرة بالنسبة لدوائر تكبير الإشارة لكنه لا يذكر بالنسبة لأقصى تيار له وهو 16 أمبير أى قرابة 1:1600
هكذا علمنا أن تيار التسريب يحدد لنا حدود القطع.
حدود التشبع موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

awny
07-12-2011, 04:21 PM
ربي يسعدك ويحميك ويرزقك من واسع ابوابه لما تبذله من وقت وجهد
كل التقدير والاحترام لشخصكم الكريم استاذ ماجد

ماجد عباس محمد
07-12-2011, 09:15 PM
أسعدنى مروركم الكريم أخى الفاضل

ماجد عباس محمد
07-12-2011, 09:24 PM
حدود التشبع فى الترانزيستور
من النقاش السابق فهمنا حد القطع و من الشرح لميكانيكية التحكم فى الترانزيستور قلنا أن لو لم تستطيع دائرة المجمع أن تمد بتيار مقداره بيتا × تيار القاعدة إذن سيكون الترانزيستور فى حال التشبع.
نلقى نظرة على الرسم السابق مرة أخرى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1260&stc=1&d=1310442790

أولا لماذا المنحنى الأعلى و التالى لم يكتملا؟
ترسم المنحنيات عادة فى حدود تحمل الترانزستور كمكبر للتردد ولهذا لا ترسم الأجزاء التى تسبب تلف للترانزيستور بسبب الحرارة المتولدة بداخله. كما نلاحظ أيضا أن زيادة تيار القاعدة من 300 مللى إلى 400 مللى يتبعه استجابة تكاد تكون ثلاث مرات قدر الزيادة من 400 إلى 500 مللى ، أى أن عند هذه القيم المرتفعة من التيار بدأت بيتا فى الانخفاض السريع و على الرغم من حدوث تكبير إلا أنه غير خطى بدرجة كبيرة و يسبب تشويه عالى لموجة الخرج. لهذا يجب ألا نستخدمه كمكبر هنا ولكن مازال الأمر مناسبا للعمل كمفتاح.
من التعريف السابق للتشبع، نجد أن التقسيم لمناطق بشكل مطلق هو أمر خادع و للتأكد من مسار الأمور يجب أن نحسم أمرنا، هل نستخدم الترانزيستور كمكبر أم كمفتاح "سويتش"؟
جدير بالذكر أن الدائرة هى السابق تحديدها و رسمها أما الدوائر الأخرى فلها طرقها.
لو نريد استخدام الترانزيستور كمكبر، إذن الأفضل أن نأتى بالمنحنيات السابقة ثم نرسم عليها خط الحمل الممثل للمقاومة R2 وهو يسمى Load Line. لرسمه فالمسألة بسيطة جدا، المنحنى لجهد مع تيار و المقاومة هى علاقة بين جهد وتيار، إذن الأمور تسير على ما يرام.
التيار هو تيار المجمع وهو نفسه تيار المقاومة. أما الجهد يمثل الجهد بين المجمع والباعث VCE و هو ليس جهد المقاومة حقا لكن تربطهما علاقة بسيطة أن جهد المقاومة + جهد الترانزستور = جهد البطارية!!
إذن الأمور يسهل توقيعها بافتراض النقطة التى عندها العنصر الآخر يساوى صفر.
عندما يكون الترانزيستور فى حال قصر سيكون الجهد كله على المقاومة، إذن هذه إحدى نقط المنحنى – أى جهد البطارية ، و بالتالى التيار يساوى جهد البطارية مقسوم على المقاومة "قانون أوم" و الخط الأحمر يمثل المقاومة R2 بقيمة 1 أوم فيكون التيار = 10 أمبير، والخط الأخضر لمقاومة نصف أوم. طبعا لو الترانزيستور من النوع ذو التيار الأقل ستكون كل القيم مناسبة لذلك الترانزيستور و ستكون قيمة المقاومة أعلى.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1266&stc=1&d=1310494966


هنا نستطيع القول بالنسبة للخط الأحمر أن الجزء الواقع فى المنطقة الصفراء فى مرحلة التشبع لكن بالنسبة للخط الأخضر يجب أن نحدد هل يوجد منحنى لتيار القاعدة يمكن رسمه أعلى مما لدينا؟؟ لو لم نجد، إذن الترانزيستور سيتلف فى هذه المنطقة. كما سبق وقلنا المنحنى يمثل منطقة العمل الآمنة. فى المرة القادمة إن شاء الله سنعرف دوائر التكبير ثم ندرس الترانزيستور كمفتاح

ماجد عباس محمد
07-13-2011, 10:14 PM
الآن سنبدأ فى تفاصيل دوائر التكبير.
للترانزيستور ثلاث أطراف ولكل من الدخول والخروج طرفان فقط ، إذن لابد من أن يكون أحد أطراف الترانزيستور مشتركا بين الدخول والخروج ولذلك سيكون لدينا ثلاث دوائر فقط.
قبل أن تعترض فلنتفق على مبدأ بسيط وهو أن النوعان PNP, NPN فى الواقع نوع واحد فقط أحدهما يحتاج أن يوصل بالبطارية عكس الآخر – فيما عدا ذلك لننسى الاختلافات ونوحد المبدأ والدوائر.
يمكن أن نأخذ الباعث مشترك فيكون لدينا باعث مشترك CE وبالمثل يمكن أن نأخذ القاعدة مشتركة فيكون لدينا قاعدة مشتركة و أخيرا يمكننا أن نأخذ المجمع مشترك و يسمى مجمع مشترك أو الباعث التابع
لو نظرنا فى الرسم التالى سنلاحظ مدى التطابق بين الدائرتين الباعث المشترك Common Emitter والقاعدة المشتركة Common Base – فالدخول بين القاعدة والباعث BE والخرج من المجمع C أما الخلاف فقط أن الخرج إما منسوبا للباعث E أو القاعدة B وهذا يجعل الفارق طفيفا جدا ولكن هام جدا – وسنتناوله بالتفصيل إن شاء الله بعد دراسة موضوع التغذية العكسية وهو يخص فقط الترددات العالية، أما هنا فنجد أن التماثل بينهما واضح لذا الكسب سيكون متماثل من جهة الفولت.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1270&stc=1&d=1310584342
أما من جهة التيار فهناك اختلاف طفيف أن تغذية القاعدة تتطلب تيار بسيط و يظهر مكبرا فى الخرج لذا مكبر الباعث المشترك يكبر كلا من الجهد والتيار. لذا هذه الدائرة تناسب تكبير الجهد من المصادر ذات جهد خرج قليل مثل الميكروفونات و كثير من الحساسات خاصة و أن مقاومة الدخول له عالية نسبيا.
أما مكبر القاعدة المشتركة، فالدخول يجب أن يمد الباعث بالتيار المطلوب، وهو أيضا تيار المجمع، لذا هذه الدائرة لا تحقق كسب فى التيار ولكنها تحقق فقط كسب فى الجهد.
لهذا نجد هذه الدائرة تناسب الترددات العالية لكونها أكثر استقرارا لأسباب سنعرفها لاحقا.
هل تريد أن تقول أن الهوائى مثلا لا يولد جهدا صغيرا مثل الميكروفون، لذا هذه الدائرة أنسب له؟
فى الحقيقة الهوائيات تعتبر مصدر طاقة أى نقول أن الإشارة هنا كذا مايكرو وات ووضع الهوائى يولد طاقة كذا مايكرو وات، نريد أن ننقلها كلها لمراحل التكبير حيث يكون التماثل بين مقاومة الهوائى مع مقاومة الخط الناقل للقدرة مع دخول المكبر كما كنا نستخدم هوائى 300 أوم و سلك 300 أوم ثم انتقلنا لهوائى 75 أوم و استخدمنا كابل محورى 75 أوم و بالتالى يجب أن تكون مقاومة دخول المكبر أيضا بنفس القيمة حتى لا يحدث فقد و ارتداد للموجة. لهذا نرى أن حتى مقاومة الدخول الصغيرة لدائرة القاعدة المشتركة مرغوبة فى دوائر الهوائيات.

الآن لنحسب مقدار الكسب Gain المتوقع من هذه الدائرة، سواء الباعث مشترك CE أو القاعدة المشتركة CB..
أولا كيف تقوم بالتكبير؟ ببساطة المصدر الذى يولد الإشارة ein سيسبب مرور تيار صغير فى دائرة القاعدة ونظرا لأن تيار المجمع اكبر بالعدد β من المرات وهى مثلا = 100 إذن تيار المجمع مائه مرة من تيار القاعدة وبمروره فى R2 سيعطى خرجا مكبرا.
كيف ؟ الأرقام خير برهان
الإشارة ein ستسبب مرور تيار حسب قانون أوم ولكن أين المقاومة هنا؟؟؟؟
لو تذكرنا فى المواضيع السابقة أن قلنا أن الثنائى له مقاومة تتناسب مع قيمة التيار المار به = 0.025 ÷ التيار
هذا الثنائى الآن هو المكون من القاعدة- الباعث BE - ألم نقل أن تلك المقاومة هامة؟؟
فقط سنضيف إليه تعديلا صغيرا للمقدار الثابت للتعويض عن تأثير وصلة ثنائى المجمع- قاعدة فبدلا من 0.025 ستكون 0.032 و سنسميها Rbe. لا ننسى أنها قيمة تجريبية معملية مشتقة من المنحنيات كما سبق.
قبل أن يختلط الأمر علينا يجب أن نعطى كل ذى حق حقه فهناك تيار مستمر ناتج من البطارية والمقاومة R1 ولمن يريد الدقة نطرح منه 0.6 فولت لثنائى الوصلة BE فيكون = 6- 0.6 مقسوما على 12ك = 0.45 مللى أمبير
وهناك تيار متردد ناتج من المنبع ein سيسبب مرور تيار فقط خلال الوصلة BE لأن مقاومتها أصغر كثيرا من المقاومة R1
هل تريد أن نحسبه ؟ - حسنا - مقاومة القاعدة باعث

= 0.032 / 0.00045 = 71.11 أوم
لنكتب الآن المعادلة لنرى كيف تسير الأمور
الكسب = الخرج ÷ الدخل Gain=Eo/Ein
الخرج = تيار المجمع × مقاومة الخرج Eo=Ic*R2
الدخول = تيار الباعث فى مقاومة الوصلة Ein=Ie * Rbe
بما أن تيار الباعث تقريبا يساوى تيار المجمع Ic ~= IE
إذن بالقسمة
الكسب Gain = Eo/Ein = Ic*R2 ÷ Ie * Rbe و نشطب المتساوى Ic ≈ IE نحصل على
الكسب Gain = R2 ÷ Rbe
مفاجئة ؟ أين صفات الترانزيستور – أين Hfe أين β أين –
هل الكسب يساوى فقط نسبة مقاومتين؟ ولا علاقة له بالترانزيستور؟؟ على استحياء – نعم بنسبة خطأ لا تتجاوز 20% ولكن هل تكون دقة تصنيع الترانزيستور افضل من 20% - بالطبع لا
الآن قد تقبلها منى ولكن تعترض أن المقاومة Rbe ليست محسوسة أى لا أجدها بالدائرة لأحسب – أريد بمجرد النظر أن اقدر مدى الكسب لهذه الدائرة !!
حسنا معك حق – لنستبدل Rbe بقيمتها = 0.032 ÷ Ie
الكسب Gain = R2 ÷ Rbe = 30 * R2 * Ie
Ie يسهل حسابه لأنه = قيمة البطارية BT1 مقسوما على المقاومة R1
ستعترض لأن الدوائر العملية تحتوى مصدر واحد والدوائر تحتوى بطاريتين !
لو جعلناهما بنفس القيمة يمكن استخدام واحدة فقط ويسهل علينا هذا تصميم الدائرة وهو موضوع المرة القادمة بإذن الله

سعيد قادر
07-13-2011, 10:37 PM
باارك الله فيك استاذ ماجد وجعله فى ميزان حسناتك ولله استمتع بقراءة كتاباتك وشروحاتك ماشاء الله شروحات فوق الممتازة لك كل الشكر والتقدير

ماجد عباس محمد
07-14-2011, 07:11 AM
أخى الكريم
اسعدنى مرورك و تقييمك للعمل، أرجو دوما أن أكون عند حسن ظن الجميع

ماجد عباس محمد
07-15-2011, 08:50 AM
الآن باستخدام المعادلة السابقة سنبدأ بتصميم الدوائر – ولنبدأ بدائرة الترانزيستور فى أكثر الصور شيوعا وهى الباعث المشترك أو CE
هل المكثف الأول C1 هو حيث يجب أن نبدأ؟
نريد أن نعمل دائرة ذات تكبير قيمته 45 مرة - وهذه ظروف التشغيل أو المعطيات أو ما طلب منى تنفيذه و بالطبع قد يطلب أى قيمة تكبير أخرى.

يمكننا أن نختار تقريبا أى ترانزيستور مثل BC546,BC337,BC338,BC339 وآلاف غيرها – مسألة محيرة
من المعادلة المذكورة المرة الماضية نقول
الكسب Gain = R2 ÷ Rbe = 30 * R2 * Ie

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1278&stc=1&d=1310708779
هنا وجب علينا أن نختار التيار ثم نحسب المقاومة أو نختار المقاومة ونحسب التيار ونغير اختيار الترانزيستور ونقضى نصف يوم فى هذه الحيرة حتى نصل للقيمة المطلوبة
لنحسم أمورنا يجب أن نأخذ فى اعتبارنا قيمة الجهد بعد التكبير بمعنى
هل سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 1 مللى فولت قيمته 45 مللى فولت
أم سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 200 مللى فولت قيمته 9 فولت
أم سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 1 فولت 45 فولت
الفروق بينها سنتحدث عنها تفصيلا المرة القادمة إن شاء الله
وهذا يقودنا للاختيار الصحيح – نبدأ من الحمل المطلوب تغذيته أى Rld وهى المرسومة داخل مربع لنتذكر أنها ليست فى الواقع مقاومة ولكن قد تكون أى جهاز أو أداة نريد أن نغذيها بهذا الخرج – سماعة أو موتور أو ما تريد
فليكن هنا حملا قيمته 40 أوم ويجب أن يكون التيار 50 مللى أمبير

من قانون أوم 40*50= 2000 مللى فولت أى 2 فولت – هذه القيم بوحدات ج م ت (RMS) ويجب أن نعرف القيم القصوى بضربها فى 1.414 أى جذر 2 فتصبح 2.8 فولت موجب ثم سالب أى ستكون تقريبا 5.7 فولت
إذن بطارية 6 فولت لن تكون مناسبة ويجب أن نبدأ من 9 فولت
التيار 50 مللى إذن يجب أن يكون التيار الساكن (بدون إشارة) أعلى من ذلك حتى يمكنه أن يزيد 50 مللى ثم يعود ثم ينقص 50 مللى ثم يعود وتتكرر هذه الذبذبات دون أن يتعدى المدى الممكن له أن يعمل فيه – فلا يوجد ترانزيستور منتظم الأداء على كل المدى ويجب تجنب الطرفين العلوى والسفلى
لذا يجب أن نختار ترانزيستور يتحمل 200 مللى أمبير على الأقل ويفضل ألا يزيد عن خمسة أضعاف هذه القيمة حتى لا يكون إهدارا بلا طائل – هذا يحد خياراتنا إلى BC338,BC337 والواقع هما واحد فقط الأول يتحمل حتى 60 فولت بينما الثانى حتى 40 فولت فقط – ولا فرق فى الاختيار بينهما و يتحمل تيار حتى 800مللى أمبير
أول شئ سنقابله هو C3 وهو الذى يمنع مركبة التيار المستمر والجهد المستمر من المرور و يبقى المتردد فقط
كيف نحسبه؟
هناك قاعدة تقول أن المدى الترددى الذى يكبره الترانزيستور يقاس بالنقط التى تقل فيها طاقة الخرج للنصف
السبب أن المكبرات أساسا كانت للصوت ولم يكن تكبير الترددات العالية أمرا معروفا لذلك أتفق العلماء وقتها أنها النقطة التى يقل فيها مستوى السمع للنصف.
من المعروف أن الأذن البشرية تسمع بعلاقة لوغاريتمية أى أن الصوت يقل للنصف عندما تقل القدرة للنصف وليس مستوى شدته و من هنا كانت النقطة التى تنزل القدرة للنصف و اخترعت الوحدة اللوغاريتمية المسماة ديسيبل و من هنا أصبح نقطة 3 ديسيبل تعرف بنصف القدرة و كل 3 ديسيبل تضاف أو تطرح تضاعف أو تنصف القدرة.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1279&stc=1&d=1310708846
بما أن الطاقة تتناسب مع مربع الجهد إذن الطاقة تنقص للنصف عند نزول الخرج لقيمة جذر هذا النصف=0.707
ماذا يسبب هذا النقصان؟ هو ازدياد إعاقة المكثف بنقصان التردد وبالتالى سيحرم Rld بالتدريج من جهد الخرج
وهذا ما سيحدد التردد الأقل والمسمى Fl (Low Frequency)
إعاقة المكثف معروفة = 1 ÷ 2*ط*ت*س
ولتساوى قيمة مقاومة الحمل إذن نجد
Fl=1/(2 πRld*C3) … Hz
التردد الأدنى = 1 ÷ (2 *ط* مقاومة الحمل*المكثف س3( .. ذ/ث
هذا يحسب لنا أقل قيمة للمكثف ويمكن أن نزيد عنها حتى الضعف أو ثلاثة أضعاف ولكن لا داعى للإسراف بدعوى الزيادة أفضل فلو تذكرنا ما قلناه سابقا عن المكثفات فكلما زادت قيمته أصبح إعاقة للترددات العالية لكونه شريط ملفوف كالملف – فضلا عن ارتفاع السعر فالاقتصاد من سمات التصميم الجيد
فلو كان أقل تردد مطلوب عبوره هو 20ذ/ث إذن
20=1÷(2*3.14*40* C3)
هنا المكثف بالفاراد ونضرب فى مليون للقياس بالميكرو
C3=199uF
إذن أقرب قيمة ستكون 200 ميكروفاراد
الفولت يكفى جهد البطارية أو أقرب أعلى قيمة سنختار 16فولت
الآن نحسب R4
الخطأ الذى يقع فيه الكثير هو اعتبار أن R4 جزء مستقل والحقيقة أن كل مكون يمر فيه جزء من التيار المتردد يدخل فى الحساب من هنا سنجد أن تيار المجمع ينقسم بين R4 و Rld لذا فهما على التوازى وكلاهما تؤثر فى معادلة الكسب وقيمة R4 و Rld سنسميها Requ أى المقاومة المكافئة وتحسب بالطريقة التقليدية لمقاومتين على التوازى
إذن الكسب والذى قلنا أنه مطلوب بقيمة 45
Gain = R2 ÷ Rbe = 30 * R2 * Ie

حتى نجعل كل الخرج يذهب للحمل ولا تأخذ من شيئا نجعلها 10 أضعاف أو أكبر أى نختار

R4 =10* Rld =400Ω
حسنا لا توجد مقاومة 400 أوم فنختار 420أوم
إذن الكسب 45 = 30 * Ie * 40
Ie=45÷1200= 0.0375
أمبير أى 37.5 مللى أمبير وهو لحسن الحظ أقل من القيمة التى سبق افتراضها (50مللى)
من هنا سنجد أن مراجعة القيم المستمرة ذات جدوى فنجد بدون إشارة
جهد المجمع Cالآن = جهد البطارية – الجهد على المقاومة R4 لاحظ هنا تيار مستمر فقط
جهد المجمع C =9- 0.0375×420=9- 15.75 وهذا لا يصلح وأمامنا حلين
إما نستخدم بطارية 18 فولت على الأقل لتكون أكبر من 15.75 أو نقلل قيمة المقاومة R4 – لذلك نقلل المقاومة إلى 220أوم
جهد المجمع C =9- 0.0375×220=9- 8.25
والبطارية إلى 12 فولت حتى تكون أفضل قليلا لأن القيمة 9 فولت قريبة من 8.25
نكتفى بهذه الجرعة الآن وسنكمل باقى المكونات المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-16-2011, 08:13 AM
الآن بعد أن حددنا مقاومة المجمع وتياره علينا أن نضبط جهد وتيار القاعدة لتناسب ذلك
نعلم أن معامل التكبير لهذا الترانزيستور β = 100 ويمكننا أن نقسم تيار المجمع على 100 لنحصل على تيار القاعدة حسب الدائرة أليسرى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1283&stc=1&d=1310793029
37.5 مللى ÷ 100 = 0.375 مللى
و بما أن جهد القاعدة – باعث VBE = 0.6 فولت
إذن المقاومة من قانون أوم =الجهد ÷ التيار = (12-0.6) مقسوم على 0.375مللى أمبير والنتيجة كيلو أوم
R1= 11.4 ÷ 0.375 = 30.4KΩ ويمكننا استخدام 30ك
إلا أن القيمة 100 تتغير من ترانزيستور لآخر بنسبة تفاوت 20% فضلا عن أن الحرارة تؤثر تأثيرا مباشرا على أداء الترانزيستور وعلى قيمة جهد القاعدة الذى دوما افترضناه 0.6 فولت بلا نقاش – لديك أدنى شك؟ - إذن
احضر أى ثنائى لديك و أفضل استخدام 1N4148 الزجاجى الصغير لسهولة تسخينه
وصل طرفية بآفو رقمى باستخدام زوج من وصلات فم التمساح لتستمر القراءة فترة التجربة – سجل القراءة
الآن قرب لهب ولاعة أو أى مصدر حرارى لا يصدر عنه كربون مثل الثقاب – راقب القراءة
مجرد اقتراب اللهب ستهبط القراءة حتى 0.1 فولت وأقل – ابعد اللهب ستعود القراءة تدريجيا لسابق قيمتها و البعض يستخدمه كحساس حرارة .
لذلك من الأفضل أن نثبت نقطة القاعدة عند قيمة ثابتة لا تتأثر بتيار القاعدة كما بالرسم الأيمن
لكى لا يتأثر جهد القاعدة يجب أن يكون التيار المار فى المقاومتين R1,R2 اكبر بكثير من تيار القاعدة فيكون وجودة من عدمه ليس ذو تأثير – يكفى عشرة أضعاف أى 3.75 مللى أمبير فيكون مجموعها = 12 فولت ÷ 3.75 مللى = 3.2كيلو أوم
الآن لدينا مشكلة كيف نحقق الاستقرار عند زيادة التيار نتيجة اختلال الأداء خصوصا مع ارتفاع الحرارة؟ – كم سيكون جهد القاعدة وكيف يمكن أن يكون اكبر من 0.6 فولت؟
لو وضعنا المقاومة R3 فإن تيار المجمع سيمر فيها أيضا رافعا جهد الباعث لما يساوى Ic*R3 فإن زاد التيار لأى سبب ستزداد هذه القيمة و تقلل من الفارق بينها وبين القاعدة والمفروض أن يكون 0.6 وهذا بالتالى يسبب انخفاض توصيل الترانزيستور ويقلل من تيار المجمع Ic – حققنا إذن الاستقرار
لنبدأ بالحساب إذن
نبدأ بالنسبة التى نريد ولتكن مثلا 10% من الجهد أو أقل
إذن 1.2 فولت تبدو جيدة
1.2=37.5مللى أمبير R3 *
R3=32 ونستخدم 33أوم لعدم وجود 32

ولكن هذا يسبب لنا مشكله أخرى وهى أننا سنفقد جزء من الخرج على هذه المقاومة أيضا لنفس المفهوم ونفس التحليل الخاص بالاستقرار - وإن شئت الدقة فى التعبير العلمى سنفقد جزء من التكبير الكلى وهو ما سنعرفه لاحقا باسم التغذية العكسية أو الرجعية أو المرتدة – ما الحل إذن ؟
لحسن الحظ أن الاستقرار مطلوب للتيار المستمر والجهد المستمر والتكبير مطلوب للجهد المتردد.
إذن لو وضعنا مكثف حول هذه المقاومة لتصبح إعاقته للجهد المتردد مهملة سنحل المشكلة ولذا نستخدم نفس العلاقة السابقة فى حساب C3
إعاقة المكثف معروفة = 1 / ( 2 × ط × ت × س ) = R3 مقسومة على 10
فلو كان أقل تردد مطلوب عبوره هو 20ذ/ث إذن
3.3=1÷ (2*3.14*20* C3 )
C3 =1÷ ( 2*3.14*20*3.3) = 1÷ 414.48= 0.00241فاراد
C3 = 2400μF نستخدم القيمة 2200 مايكرو أو 3300 مايكرو
الآن نحسب كل من R2 ، R1
نعلم أن جهد الباعث قد افترضناه 1.2 فولت والقاعدة تزيد عنه 0.6 أى 1.8 فولت والتيار المار فى R2=03.75 مللى أمبير إذن
R2 = 1.8 فولت ÷ 3.75مللى أمبير= 0.48 كيلو أوم أى 480 أوم ونستخدم 470 أوم لعدم وجود 480
و سبق أن قلنا أن مجموعها = 3.2 كيلو
إذن R1= 3.2 – 0.47 = 2.73كيلو أوم ونستخدم بالطبع 2.7 كيلو أوم
بقى أن نحسب قيمة C1 ونحدد اتجاهه أيضا ولذلك سيحتاج أن نتحدث قليلا عنه لذلك سيكون موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

حقا تصميم دائرة ترانزيستور واحد تحتاج لبعض الجهد ولكن استخدام الدوائر المتكاملة أسهل كثيرا
لماذا إذن نجهد أنفسنا هنا؟
أولا : الترانزيستور أنسب للقدرات العالية
ثانيا : نحتاج لفهمه كى نتجنب الأخطاء التى نقع فيها عند التصميم بالدوائر المتكاملة فلو لم نعلم مما تتركب وكيف تعمل سنقع فى أخطاء ولا نعلم كيف نجعلها تؤدى ما نريد
سنكمل باقى المكونات المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-17-2011, 08:27 AM
الآن نحسب قيمة C1 وهو ليس بجديد – نفس المعادلة ونفس القيم
فلو كان أقل تردد مطلوب عبوره هو 20ذ/ث إذن من نفس العلاقة التى حسبنا بها قيمة C3 نحسب C1 أيضا
التردد الأدنى = 1 ÷ [ 2 * ط * C1 * المقاومة ]
20 = 1 ÷ [ 2 * ط * C1 * المقاومة ]
المقاومة = 1 ÷ ( 2 × 3.14 × قيمة C1 بالفاراد )
هل رأيت المشكلة؟
كم تساوى المقاومة ؟ هل هى R1 فقط ؟ أم على التوازى مع R2 أيضا ؟
كثيرا ما يفضل معامل استقرار اكبر مما تخيرنا ويجعل R2 مقاربة لقيمة R1 وتكون عدة كيلو أوم خاصة عندما تكون الإشارة صغيرة والتيارات قليلة ! طبعا تقول القيمة المكافئة للمقاومتين معا
أصبت ولكن نسينا هنا أمرا هاما
هل تذكر مقاومة الثنائى والتى تساوى = 0.032 ÷ التيار ألم نقل أنها هامة؟؟
إذن مقاومة الدخول للقاعدة = 0.032 ÷ تيار القاعدة = 0.032 ÷ 0.375 مللى أمبير = 0.032 ÷ 0.000375= 85.333 أوم
ولنأخذ هذه القيمة أيضا فى الحسبان
أى 85.333 // 470 // 2700 أوم = 70.34 أوم
الآن نستطيع حساب المكثف
C1 = 1 ÷ [ 2 * 3.14 * 20 * 70.34 ] فاراد
C1 = 1 ÷ [7174.272 ] = 113 ميكروفاراد نستخدم 100 أو 150 مايكرو
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1289&stc=1&d=1310880131
قبل أن نترك هذا المكان يجدر أن نذكر بعض الحقائق التى يمكن استخلاصها
– 1المقاومة فى دخول الدائرة صغيرة وحسبناها 70 أوم
– 2 كلما قل التيار المطلوب للحمل و الجهد اللازم قلت التيارات فى كل من المجمع وبالتالى القاعدة مما يمكن من الحصول على مقاومة دخول عالية لذلك لو احتاجنا مرحلة تكبير قبل التى شرحناها ستكون افضل حالا من هذه لأن الخرج المطلوب منها سيغذى دخل هذه وهو بالتأكيد أقل نتيجة التكبير
3 - مهما ظننا أن معاملات التكبير عالية أو الترانزيستور ذو خواص خارقة – فإن انخفاض مقاومات الدخول والخروج سيجعل التكبير محدودا و سيكون من الصعب الحصول على كسب أعلى من 60 - إلى 100 مرة للمرحلة و هذا ما جعل ترانزيستورات FET لها دور مميز فى بعض التطبيقات – للحصول على تكبير أعلى فتعدد المراحل أفضل من زيادة تكبير مرحلة واحدة.
4 - لحساب المراحل المتعددة نبدأ كما بدأنا و نأخذ المسألة من الآخر رجوعا للأول.
الآن هل المكثف C1 فى وضعه الصحيح أم لا ؟ سؤال يستحق التأمل
لو أن هذه الدائرة ستوصل بخرج دائرة أخرى – إذن نتوقع أن خرج الدائرة الأخرى لها جهد مستمر يساوى كما بالرسم VC لذا وجب أن نسأل أنفسنا – لقد حسبنا جهد القاعدة بقيمة 1.8 فولت هل VC أعلى من ذلك ؟
إن كان صحيحا إذن بدون إشارة ستصبح قطبية المكثف C1 صحيحة كما بالرسم وإلا وجب عكسه
أما إن كان سيوصل بمصدر إشارة كما بالرسم التالى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1290&stc=1&d=1310880176
وجب عكسه

أكثرنا الكلام عن مقاومة الدخول وقلنا 70 أوم ، هل هناك أهمية لذلك؟؟
ذكرنا كيف أن كل مرحلة تؤثر على سابقتها وتقلل من قيمة الكسب و يعالج ببساطة بإضافة مرحلة أخرى ولكن – ماذا لو كانت هذه أول مرحلة و ستكبر مباشرة من مصدر وليكن ميكروفون مثلا؟
ستكون التيارات والجهود صغيرة و تمكن من مقاومة دخول أكبر – أصبت ولكن لن تتعدى 1000 أوم أى 1 ك !
ما المشكلة إذن !!
لو رجعنا لمواصفات الميكروفونات المعتادة سنجد أن مقاومتها الداخلية [ المحسوبة للجهود المترددة وربما لا تقاس بالآفو ] سنجد أنها تتراوح ما بين 10ك و 50 ك حسب الطراز وستزداد المشكلة لو أردنا التعامل مع مصدر تردد فوق سمعى التراسونيك حيث ربما تصل إلى 100ك
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1291&stc=1&d=1310880216
و بالنظر للدائرة المكافئة ستجد أن الجهد المتولد من المصدر سيقسم بنسبة قد تصل إلى جزء من مائة قبل التكبير
لا تقترح إضافة مراحل أخرى فهناك قاعدة للتصميم الجيد أن تؤدى الغرض بأقل عدد ممكن من الأجزاء – فضلا عن قاعدة ثانية أن تتجنب الضوضاء
ضوضاء ؟ !!!!
نعم – الإلكترونات تسير فى الموصلات تحت جاذبية المجال الكهربى للمصدر فتزداد سرعتها تدريجيا من ذرة لأخرى لحد تصطدم عنده بدلا من الانتقال السلس من ذرة لأخرى فتعود سرعتها للصفر ثم تكرر ذلك – ومع مليارات الإلكترونات المارة تجد مليارات المسارات الغير متماثلة مسببة تولد ترددات لا نهائية تسمى ترددات ضوضاء الاصطدام Shot Noise وهى تتناسب طرديا مع درجة الحرارة و مقاومة العـنصر وهى فى كل ما يمر فيه تيار من سلك إلى ما تشاء.
القاعدة العامة ابقى دائما إشارتك فوق مستوى الضوضاء فلو امتزجت بما تقوم بتكبيره استحال الخلاص منه – الوقاية و ليس العلاج.
أجل - أجل اعلم ما تقول – الدليل العملى على ذلك احضر جهاز الكاسيت أو راديو أو دى فى دى و قم بتشغيله بدون موسيقى أو اسطوانة بداخلة و يفضل على البطارية لتجنب زن الكهرباء ثم ارفع الصوت لأعلى وضع أو إن كان لديك تليفزيون قديم اختر محطة خالية بدون إرسال ستسمع صوت شششش كرمال تسقط على ورقة – هذه هى الضوضاء المعنية
العلاج – استخدم مرحلة مجمع مشترك CC أو لتكن أول مرحلة ترانزيستور FET
مرحلة قاعدة مشترك CB هى موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

awny
07-17-2011, 09:41 PM
والله اللسان يعجز عن شكرك للوقت والمجهود الذي تبذله ...
يارب من يأخذ ما تبذله من يستحقه بحق بارك الله فيك استاذ ماجد

ماجد عباس محمد
07-18-2011, 07:19 AM
أخى
اسعدنى مروركم الكريم و أرجو من الله أن أكون دوما عند حسن ظن الجميع

ماجد عباس محمد
07-18-2011, 08:42 AM
دوائر القاعدة المشتركة Common Base

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1293&stc=1&d=1310967574
هذه هى الدائرة التى ذكرناها كدائرة قاعدة مشتركة "أسفل يسار الصورة" و كانت المشكلة أن هناك مصدرين للتغذية.
قلنا أن معادلات الكسب هى نفسها لا تتغير، ولكن كيف البرهان؟
المسألة بسيطة
هذه الدائرة التى أنهينا توا حساباتها ولكنها كانت باعث مشترك. أليس كذلك؟
إذن معادلات الكسب و الدخول والخروج مقبولة.
حسنا ماذا لو تلاعبنا بها قليلا.
ماذا لو تبادل المصدر و C2 المواقع!!
ماذا ترى فى الدائرة الآن؟
تخلصنا أولا من مصدري التغذية و نستخدم الآن مصدر تغذية واحد.
مازال مصدر الإشارة المراد تكبيرها بين القاعدة والباعث كما كان إذن الكسب لن يتغير كثيرا.
فقط أصبح مصدر الإشارة يقود الباعث بدلا من القاعدة وهو لذلك ينظر فى مقاومة القاعدة باعث مباشرة وهى صغيرة.
تلك هى المشكلة الوحيدة فى الموضوع لكن طالما كان من الممكن التعامل معها، فلا بأس كاستخدام محول لموائمة المقاومات وهو شائع الاستخدام فى دوائر التردد العالى.

هنا نكبر الجهد ولكن لا نكبر التيار فتيار المجمع هو نفسه (أو أقل قليلا جدا من) تيار الباعث، ولهذا رغم أن تكبير الجهد يعطى تكبير قدرة أيضا إلا أنها ليست الأنسب حيث دائرة الباعث المشترك توفر كسبا فى كل من الجهد والتيار.
فى دوائر التردد العالى أيضا قد لا تكون هذه أيضا مشكلة والتخلص من السعة التى تربط المجمع بالقاعدة تغدو الأهم.
قد تتساءل لماذا بين المجمع والقاعدة فهناك أيضا سعة شاردة بين المجمع والباعث!!
المشكلة أن معاوقة دخول القاعدة أكبر بكثير من معاوقة دخول الباعث ولهذا فقدرة هذه السعة على تمرير تيار فى دائرة ذات معاوقة منخفضة يتطلب تيار أكبر و قدرة أكبر وهو ما يحد كثيرا من أثرها.
قد يوحى الحديث أن هذه الدائرة تناسب فقط الترددات العالية، ولكن باستخدام موائمة مناسبة، ستؤدى دورا جليلا فى المكبرات وحتى التيار المستمر – لا تفاجأ بوجودها بكثرة فى الدوائر المتكاملة لذا، ربما نتذكر هذه الدائرة فسنحتاجها لاحقا.
مرحلة مجمع مشترك CC هى موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-19-2011, 08:06 AM
تابع المهبط Emitter Follower
المرة السابقة وجدنا أن إعاقة الدخول المنخفضة تسبب فقدان نسبة من الإشارة فيبقى جزء من عشرة إلى جزء من مائة ألف فى حالة استخدام كاشف الأشعة تحت الحمراء فى أجهزة التحكم عن بعد و يستحيل استخدامها فى تطبيقات مثل أجهزة أللمس وقياس الرطوبة فى الجو – الحل هو استخدم مرحلة مجمع مشترك CC
الدائرة كما نعلمها كلنا كالآتى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1294&stc=1&d=1311051889
طبيعى أن نستنتج أن الكسب لا يمكن أن يساوى الواحد الصحيح ولا بد من أن يكون أقل من الواحد الصحيح
لماذا ؟
من الأفضل أن نبدأ فى تنمية ما يسمى الحس الهندسى وهو من النظر للموقف نبنى فكرة توضح لنا الطريق الصحيح.
كيف ?
إشارة الدخول موجودة على R2 وهو لا يوحى بشىء ، وأيضا على القاعدة – باعث مع R3 على التوالى
لكن R3 هى الخرج أيضا – والعنصر المؤثر هو القاعدة – باعث
إذن يجب أن يكون الخرج أقل من الدخل حتى يبقى شيء لوصلة القاعدة باعث تعمل به.
آه – إذن الخرج = الدخل -0.6 فولت؟؟
كلا لأن طرح 0.6 فولت هو للجهود المستمرة بينما الجهود المترددة تؤثر على مقاومة الدايود بين القاعدة والباعث كما سبق الشرح
ولكن من حسن الحظ أن الكسب هنا يقترب من الواحد الصحيح حتى أننا لا نخسر كثيرا فى مقابل هذه الزيادة الكبيرة فى إعاقة الدخول.
كما سبق أن قلنا عن الضوضاء سنقلل التيار لأكبر حد وهذا سيضرب عصفورين أولهما الضوضاء والثانى أن انخفاض التيار تعنى ازدياد المقاومة – و لحسن الحظ أن هذه الدائرة توضع قبل كل مراحل التكبير و هذا يعنى أن الإشارة صغيرة جدا ولا تحتاج لكثير من القدرة
من هنا نختار ترانزيستور مثل BC546 أو أى رقم يكون تيار المجمع له أقل من ذلك وهناك بعض الأرقام تميز فى كتاب بدائل الترانزيستور بالأحرف LN وهى تعنى Low Noise أى ضوضاء قليلة وهى أرقام مصممة خصيصا للتطبيقات المسماة المكبرات الابتدائية أو الأوليةأى Pre Amplifiers تراعى فيها قلة الضوضاء المتولدة عموما.
سنبدأ بالمكثف كما سبق وهنا سنأخذ مقاومة دخول أول مكبر ونظرا لصغر الإشارة نتوقع أن يقل التيار و ازدياد مقاومة الدخول إلى 1000أوم (قمنا بتقليل التيار فى المثال الأسبق لتزداد مقاومة الدخول من 70 أوم إلى 1000 أوم) ومن المعادلة السابقة سنجد المكثف = 7.96 ونستخدم 10 مايكرو
الآن هل هذه المرحلة تعمل على المواءمة حيث الإشارة صغيرة جدا كخرج ميكروفون مثلا أو حساس من نوع ما إذن لا نخشى من عدم الخطية كما سبق لأن الإشارة الصغيرة لا تتأثر بعدم خطية المكبر و يمكن تقليل التيار أكثر ، أما إن كانت الإشارة كبيرة نوعا ما فالأفضل مراعاة تلك القاعدة وهذا ما سنفترضه الآن لأنه أسوأ الأوضاع أى أقل قيم للمقاومات. أى سنفرض الحاجة لأكبر إشارة ممكنة. لا ننسى أن هذه الدائرة تستخدم كثيرا كمكبر قدرة فى دوائر الخرج أيضا.
أكبر إشارة ستتراوح ما بين نصف التغذية (موجب) و نصف التغذية (سالب) أى +6 و -6 فولت و طبعا النصف بالضبط لا يتحقق لأن أى اختلاف بسيط سيتلف الإشارة. لنكون فى جانب الأمان تمركز نقطة الخرج عند 6 فولت و الإشارة مثلا +/-5 فولت. والخرج هنا من الباعث.
سنختار إذن جهد الباعث نصف جهد التغذية أى 12 ÷ 2 = 6 فولت لتوفير التماثل للإشارة.
سنختار تيار مناسب أى أكبر من التيار الذى يحتاجه الحمل و للسهولة سنفترض أن 1 مللى أمبير كافى.
من التيار الذى اخترناه وهو 1مللى إذن مقاومة الباعث تساوى 6 ÷ 1 = 6 كيلو أوم ونستخدم 6.2 كيلو وعليه يصبح جهد القاعدة أعلى بالقيمة 0.6 فولت أى 6.8 فولت
بما أن معامل التكبير 100 إذن سيكون تيار القاعدة هو 1 ÷ 100 أى 10 ميكرو أمبير
ونختار عشرة أضعاف هذه القيمة لتكون 0.1 مللى أمبير
إذن R1,R2 معا تساوى 12 ÷ 100 = 120 كيلو أوم قارن هذا بالقيمة السابقة 3.2 كيلو أوم
لحساب مقاومة الدخول سنقول كما قلنا سابقا 0.032 ÷ 0.00001 وهو بالتأكيد أعلى لكن لن يأخذ ذلك تأثير المقاومة R3 فى الحسبان ونظرا لكونها فى دائرة الباعث سننظر من هناك فنجد أن المقاومة ستكون باحتساب تيار الباعث
0.032 ÷ 0.001 = 32 أوم و تضاف للمقاومة R3 لتصبح 6232أوم أظن ربما يضحك البعض فهى 6200 على أى حال لكن نأخذ الخطوات لربما فى بعض التطبيقات أو الحالات تكون متقاربة
بما أن التيار فى دائرة الباعث يساوى معامل التكبير × تيار القاعدة = إذن المقاومة تقسم بنفس النسبة
أى أن مقاومة القاعدة = مقاومة الباعث × 100 أى
[مقاومة القاعدة + مقاومة الباعث ] × معامل التكبير أى = 6232 × 100 = 620 كيلو أوم وهو رقم كبير
أما الكسب فيمكن الملاحظة أن الفاقد هو ما يظهر على مقاومة الباعث المساوية 25 أوم نسبة إلى المقاومة الكلية وهى 6232 = 6200÷ 6232 = 0.9949 أى لا فرق كبير
لاحظ أن هذه الطريقة مناسبة أيضا للأحمال الكبيرة باستخدام ترانزيستورات قدرة عالية
بعد دراسة التغذية العكسية سنغير وضع مقاومة ونصل لمقاومة دخول أعلى بكثير من 600كيلو وبدون استخدام FET
بقى أن نحسب كل من R1,R2 وهى من قانون أوم كما سبق فى المثال السابق
لاحظ أيضا أن المقاومة المحسوبة على التوازى مع R1,R2 وعلى ذلك تنقص للثلث ولكن مازالت كبيرة قرابة 300 كيلو مما يجعل المكثف C1 26.52 nفقط أى 27 نانو و بهذا تخلصنا من النوع الكيماوى و هو الآن بدون قطبية

دائما نتكلم عن التردد المنخفض ونحسب المكثف المطلوب – المنحنى الموضح للترددات كانت به نقطتان التردد الأدنى والتردد الأعلى والذى لم نذكره حتى الآن !!!
لم ننساه - و لكن فقط أجلنا الحديث عنه قليلا وهو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-20-2011, 09:00 AM
السعات الداخلية و تأثيرها على النطاق الترددى


الترانزيستور له ثلاث أطراف و من المعروف أن أى موصلين وبينهما عازل يكونان مكثف وعلى هذا فهناك ثلاثة مكثفات أحدهما بين القاعدة والباعث والآخر بين القاعدة والمجمع والثالث بين الباعث والمجمع كما بالرسم

أيهما أخطر ؟ حسنا – لا أستطيع القول ، قل لى ما هى دائرتك أقل لك الإجابة ولكن بصورة عامة هى السعة التى تظهر فى خرج الدائرة فهى تقتل الترددات العالية عن طريق تسريبها للأرض.
مهلا – احترس من المفاجآت فبعضها اخطر بظهوره اكبر من قيمته ولهذا سندرس الدوائر الثلاث فقط بعد أن نضع قاعدة صغيرة وقانون صغير ونعرف ما نريد.
لو نظرنا للدائرة التالية سنجد أن المكبر (حصيلة دائرة الترانزيستور سواء كانت أى نوع) يمكن تمثيلها بمولد إشارة مساوى لقيمة الخرج المتوقع وله مقاومة داخلية مساوية لمقاومة الخرج للدائرة وهى مجموع المقاومات على التوازى بما فيها مقاومة الترانزيستور أيضا وهى عادة صغيرة نوعا ما – وتوجد ما بين نقطة الخرج و نقطة دخول المرحلة التالية السعة المسماة Cout
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1298&stc=1&d=1311141308
وهى فى الواقع حصيلة 3 مكثفات مختلفة أولها سعة دخول المرحلة التالية (لهذا لم نذكر سعة الدخول سابقا) و الثانية السعة الشاردة وهى سعة الأسلاك التى تربط المرحلتين والثالثة هى سعة الخرج للمرحلة تحت الدراسة والتى نحسب لها أقصى تردد يمكن تكبيره
الأولى تعطى من خواص الترانزيستور المستخدم فى المرحلة التالية وهى بين طرف دخوله والأرضى فمثلا إن كانت المرحلة التالية باعث مشترك تكون السعة المقصودة بين القاعدة (دخول) والباعث و المسماة Cbe وهى حوالى 10 بيكو فاراد أو أكثر قليلا.
الثانية إن أحسن تصميم البردة يمكن افتراضها حوالى 50 بيكو فاراد
والثالثة هى سعة خرج المرحلة المعنية
بتطبيق نفس قاعدة نصف الطاقة التى طبقناها لحساب التردد المنخفض سنستخدم نفس المعادلة باستبدال القيم المناسبة
أى أن التردد 1 ÷ [ 2 * ط * المقاومة * السعة ] والمقاومة هنا هى مقاومة الخرج والسعة هى Cout
فلو كانت إجمالى السعة 500 بيكو فاراد والمقاومة 1000 أوم يكون
التردد = 1 ÷ [ 2 * 3.14 * 1000 * 0.000000000001]
التردد = 318471.34 أى حوالى 300 كيلو ذ/ث
وضحت الآن المشكلة ! – إن أردنا تردد أعلى سنضطر لتقليل قيمة المقاومة مما يضطرنا لتقليل المقاومة المتصلة بالمجمع وبالتالى تقليل التكبير الكلى للمرحلة وأيضا تقليل السعة يقوم بدور مماثل – ولكن كيف ؟
لماذا قفزنا من 50+10 إلى 500 بيكو فاراد
لو نظرنا لدائرة الباعث المشترك سنجد أن سعة المجمع – باعث لن تزيد كثيرا عن أى من مثيلاتها – لماذا زادت كل هذا ؟
تذكر أن الترانزيستور يعمل بالتيار وليس الجهد أى أن التيار المار إلى القاعدة سيقوم بالتكبير فى المجمع و يظهر مضروبا فى معامل التكبير بيتا لذلك لو نظرنا للسعة التى تربط المجمع بالقاعدة فهى تسبب مرور تيار الإشارة من المجمع للقاعدة وهو معكوس فى الوجه أى سيطرح منه ولن يضيف إليه مما يسبب تقليل التيار الفاعل مسببا تقليل الخرج كما لو أن هذه السعة ظهرت مكبرة بقيمة بيتا من المرات فى خرج المرحلة فلو كانت 5 بيكو فاراد ستكافئ فى الخرج 5 × 100 أى 500 بيكو فاراد ! أمر سيئ أليس كذلك ؟
لحسن الحظ هناك أربع حلول لهذه المشكلة
الأول استخدام ترانزيستور آخر مناسب للترددات الأعلى حيث تكون قيمة هذه السعة أقل كما تكون قيمة بيتا فيه ثابتة لنطاق ترددى أكبر وأوسع
الثانى وضع ملف صغير يقوم مع هذه السعة بتكوين دائرة رنين ترددها أعلى من 300 كيلو أو القيمة المحسوبة للدائرة المعنية لتوسيع النطاق كما فى حالة مكبر المرئيات الفيديو
الثالث استخدام دوائر رنين فقط إذا كان التردد المطلوب مرتفع و محدود كما فى مكبرات التردد العالى
الرابع استخدام دائرة قاعدة مشتركة حيث تدخل الإشارة من الباعث وتخرج من المجمع – هنا لعبة صغيرة قمنا بها حيث أن معامل تكبير التيار من الباعث للمجمع هو ألفا وهو أقل من الواحد الصحيح مما يجعل سعة الخرج قليلة كما فى مكبرات التردد العالى جدا
وفى مواصفات الترانزيستور توجد القيمة Ft التى تحدد اعلى تردد يصلح لاستخدام الترانزيستور و بعد ذلك تصبح بيتا قليلة ولا يصلح الترانزيستور كمكبر.
الآن يمكننا أن نصمم مكبر متعدد المراحل كما قلنا بدأ من الحمل رجوعا للمدخل على عدة مراحل – هل لو احتاج الأمر لثلاث أو أربع مراحل نوصلها كلها لمصدر تغذية واحد مثلا 12 فولت ؟ الحسابات تقول نعم ولكن الواقع يقول لا.
لماذا ؟ - الأمر فى غاية البساطة أن مصدر التغذية مهما كان جيد التصميم لن يكون مثاليا وستكون له مقاومة وإن كانت صغيرة جدا كما أن الأمر ليس كما نرى ! أرى أمامى وصلة بين نقطتين أى قصر ولكن التيار يراه خط نقل قدرة له طول أى جزء صغير من ملف وله حث ذاتى وهناك سعة شاردة بين كل نقطة وخط الأرضى و الأمر ليس كما توقعنا
الإشارة فى المرحلة الأخيرة ذات تيار كبير وجهد مناسب للحمل وهو ينتقل من هذه المرحلة لدخول المراحل المتقدمة كما بالرسم مسببا أن تكون المكبر غير مستقر وربما يعمل كمذبذب لذلك يجب وضع مقاومة حوالى 10 أوم ثم مكثف للأرضى كما بالرسم والمسمى R decoupling, C decoupling أى مقاومة ومكثف فك الارتباط
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1299&stc=1&d=1311141368

إن كنت تعمل عند ترددات أعلى استخدم مكثفات تانتالوم ثم أضف مكثف ذو سعة صغيرة على التوازى مع المكثف المذكور بقيمة 0.1 ميكرو للأسباب التى ذكرناها سابقا عن أداء المكثفات – وقد تحتاج لملف صغير أيضا للترددات الأعلى إن كنت تعمل عندها ولا بد أنك لاحظت خرزة سوداء صغيرة داخل سلك أو طرف ترانزيستور أو مكون آخر – هذه ليست للحسد ولكنها من خامة الفرايت والتى تضيف حث عالى عند الترددات العالية جدا حيث تفشل الوسائل الأخرى – دعها وشأنها لا تنزعها فقد تأتى الرياح بما لا تشتهى السفن
بقى من خواص الترانزيستور شيء واحد هو الحرارة و كلنا استبدلنا ترانزيستور قدرة بآخر أكبر من هذه الناحية وببساطة يتلف سريعا ثم نتعجب و نبحث عن الأصلى دون أن نمحو علامة الاستفهام – لنجهز الأستيكة (الممحاة) للمرة القادمة إن شاء الله نتعرف على الترانزيستور و عملة كمفتاح

saef91
07-21-2011, 03:31 AM
عااااااااااااااشت ايدك

ماجد عباس محمد
07-21-2011, 07:53 AM
شكرا أخى الفاضل

ماجد عباس محمد
07-21-2011, 07:56 AM
الترانزيستور كمفتاح Switch
درسنا فى السابق الترانزيستور كمكبر و لكن هناك الكثير من الحالات حيث نريد منه فقط أن يكون كمفتاح، إما مفتوح أو مقفل أى موصل للتيار أو لا يوصل للتيار.
حسنا هذه الحالة قد تذكرنا بالوضع الذى تحدثنا عنه حين تكلمنا عن منحنى الخواص و قلنا أنه إما فى حال الفصل أو التشبع أو التكبير.
حسنا هنا أيضا لدينا هذه الحالات الثلاث.
تقول حالتين والآن ثلاث؟؟
أجل فالترانزيستور هو الترانزيستور ولم يتغير و يجب ألا نغفل عن كيف يؤدى وظيفته!!
الترانزيستور كمفتاح له حقا حالتين إما مقفل أو مفتوح والحالة الثالثة هى أثناء انتقاله من حالة لأخرى وهى ما سبق تعريفها بمنطقة التكبير.
و فيم تهمنا هذه الحالة هنا؟!
لو كان معدل الانتقال بين القطع و التوصيل قليلا، إذن حقا لا تهم أما لو كان هذا المعدل عاليا كحالة مثبتات الفولت أو الإنفيرتر فقد تكون أخطر الحالات. لنبدأ فى فهم الأمور بتفصيل لنعرف ما يحدث.
أولا أى ترانزيستور يصلح كسويتش و أيها كمكبر؟؟

يجب أن نضع حقيقة وهى أن الدائرة هى التى تفرض ألوظيفة وليس الترانزيستور بمعنى أننا نسمع دوما دائرة مهتز أو مكبر أولى ولم نسمع دائرة BC546 أو 2N2222 ، أعلم أنك ستحتج ولكن لو خواص الترانزيستور تناسب هذا التطبيق، ستؤدى الدائرة عملها ، وإن لم تناسب – ستتوقف ولكن لن تغير وظيفتها.
مثال ننفذ دائرة مهتز عند تردد 100 ميجا و نستخدم ترانزيستور ذو تردد محدود، لن يهتز و لكنها لن تتحول لمكبر تردد صوتى مثلا. لهذا فرغم أن البعض يقسم الترانزستورات فى الاستخدام مكبر و سويتش إلا أن هذا يعنى أنه أنسب هنا من هناك ولكنه سيعمل فى الحالتين.

يجب هنا أيضا أن نحدد أى نوع من الترانزستورات سنستخدم و كما عرفنا مما سبق أن لدينا نوعين ثنائى القطبية وهو يعمل بالتيار أى تيار القاعدة هو المؤثر و المتحكم، و ترانزيستور المجال بأنواعه سواء FET,MOSFET و عادى أو معزز و كلها تعمل بالجهد أى أن جهد البوابة هو المؤثر. لهذا سنركز شرحنا على ثنائى القطبية، و ما نقوله عن تيار القاعدة ينطبق على جهد البوابة فى المجموعة الثانية FET/MOSFET و نذكر الخلاف حيث يكون.
هذه هى الدائرة الأساسية للترانزستور
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1303&stc=1&d=1311224147

نرى أن الدخول ببساطة هو القاعدة من خلال المقاومة Rb أما الخروج فهو Rld. طبعا ستتذمر قائلا الخرج Vc لكن كما سبق أن ذكرنا Rld هى الحمل ولذلك وضعتها كما سبق فى إطار ملون لنتذكر أنها قد تكون موتور أو آلة تعمل أو أى شيء وليس بالضرورة مقاومة. أيضا يمكن أن تكون مقاومة ملموسة ونريد أن نأخذ خرجا مثل Vc لتفعيل شيء آخر كبوابة منطقية مثلا .
الحالة الأولى وهى مرحلة القطع تكون طالما أن تيار القاعدة أقل من تيار التسريب. لو الترانزيستور من النوع ذو التيار القليل سيكون التيار يكاد يساوي صفر لكن لو الترانزيستور يتعامل مع التيارات الكبيرة، يفضل دوما الرجوع لصفحة المواصفات لتحديد هذه الخاصية.
لكن دوما يقال أن الجهد لو أقل من 0.6 فولت يكون الترانزيستور مقفول!!
الأصح الرجوع للعنصر الفاعل وهو التيار لأن 0.6 فولت هذه بالتجربة أثبتنا أنها تعتمد على درجة الحرارة و على عناصر أخرى كثيرة و لو رجعنا لخواص الترانزيستور 2N3773 السابق ذكره سنجد أن فى صفحة 2 هذا البند
*Base–Emitter On Voltage (IC = 8 Adc, VCE = 4 Vdc) = 2.2 VDC
أى أن جهد فتح وصلة القاعدة/باعث هو 2.2 فولت وليس 0.6 فولت.
الحالة الثانية هى مرحلة التشبع وهى ببساطة تعنى أن المزيد من تيار القاعدة لا يسبب أى زيادة فى تيار المجمع أى تيار الحمل.
هل تقصد أن تيار المجمع سيكون اقل من بيتا × تيار القاعدة؟ نعم فى الترانزستورات ذات التيار القليل فقط لكن ترانزستورات القدرة حيث التيار يكون كبيرا تجد إضافة لما سبق أن بيتا تنخفض بشدة مع زيادة التيار وهذا سبق شرحه وقد يتطلب الأمر زيادة تيار القاعدة كثيرا. و من المهم جدا أن نرجع لصفحة البيانات لتحديد قيمة بيتا عند كل قيمة من تيار المجمع.
بقى أن نعلم المنطقة الثالثة وهى مرحلة الانتقال بين الحالتين السابقتين. هل هى حقا مهمة؟ هذا موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-22-2011, 08:20 AM
الترانزيستور كمفتاح -2 Switch
من المنطقى قبل أن نخوض فى تفاصيل مرحلة الانتقال أن نعرف من أين سنأتى.
وهل هناك فارق أن نتحرك من القطع للتشبع أو العكس؟؟
حسنا لنكون فى مرحلة القطع فلن نجعل جهد القاعدة ببساطة يساوى صفرا اعتمادا على قصة 0.6 فولت هذه، والسبب أن لو هناك أى إشارة على القاعدة، فمن المتوقع ببساطة أن تزيد عن 0.6 فولت و مع ارتفاع فى الحرارة و انخفاض جهد القاعدة/باعث Vbe عن ذلك تخرج الأمور عن القطع. لذلك فى كثير من الحالات يوضع جهد سالب لضمان دخول الترانزيستور فى حال القطع.
حالة أخرى تغيب عن أعين الكثير وهى الربط بمحول. المحول عادة ينقل من الابتدائى للثانوى فى دوائر الإنفيرتر مثلا نصف موجب وآخر سالب و تتبادل الأنصاف على الترانزستورات مما يجعل جهدا سالبا يقع بين القاعدة والباعث.
وهل هذا مشكلة؟ الترانزيستور فى حال القطع على أية حال!!!!!
أجل ولكن هل تذكر الثنائيات و جهد الحاجز فى التوصيل العكسى و ما يسببه من سعة مصاحبة تتغير بتغير الجهد العكسى؟؟؟ هذه هى المشكلة الأولى. فلكى نبدأ مرحلة التوصيل، يجب أولا تفريغ هذا المكثف.
تبدأ المرحلة التالية عندما يبدأ الترانزيستور فى التوصيل ولكنه لا يستطيع الانتقال فجأة من البداية للنهاية، هل تذكر السعة بين الأطراف و تلك التى بين المجمع والقاعدة، ما أن يزداد تيار المجمع C حتى ينخفض جهده و هذا الانخفاض يعبر هذه السعة للقاعدة كجهد سالب الوجهة محاولا تأخير أو تعطيل مساره نحو التوصيل.
إذن بعد التغلب على السعة الأولى نقاوم السعة الثانية و كل هذا يسبب تأخير فى الاستجابة حتى يصل الترانزيستور لمرحلة التشبع.
الآن لنرى رحلة العودة و للمفاجئة ولكن أرجو أن تكون متوقعة، ستكون مختلفة عن الرحلة الأولى.
الترانزيستور الآن فى حال التشبع وهذه الحالة يكون فيها وصلتى القاعدة/باعث و القاعدة/مجمع C-B,C-E فى وضع التوصيل و جهد القاعدة أعلى من كلاهما، هذا يجعل التيار يمر بشدة فى الوصلتين.
مرة أخرى هل تذكر الثنائى فى التوصيل الأمامى و عندما قلنا لو أردنا فجأة أن نضع جهد عكسى سيمر تيار حتى يتم تفريغ الشحنة المخزونة فى الوصلة وهذا ما جعل بعض الثنائيات لا تناسب التردد العالى؟؟
حسنا الأمر يتكرر هنا أيضا و يجب تفريغ الوصلتين أولا حتى يصل الترانزيستور لمرحلة التكبير والتى سيعبر خلالها نحو القطع بصورة معاكسة للعبور السابق. هنا يبدو الأمر أسوأ لذلك اهتم المصممون بالتغلب على هذه السعة و ابتكروا ترانزيستور شوتكى وهو إضافة ثنائى شوتكى كما سبق شرحه بين القاعدة والمجمع حتى يمنع الترانزيستور من الدخول عميقا فى حال التشبع وهذا يسرع استجابته بصورة واضحة.
حسنا كل ما سبق يؤخر استجابة الترانزيستور أى يحد من عدد المرات التى ينتقل فيها من حالة لأخرى فى الثانية .
الطاقة المتولدة أو المفقودة؟ حسنا فى حال القطع تيار التسريب × جهد المجمع/ باعث
فى حال التشبع يكون جهد التشبع × تيار الحمل و يراعى هنا الجهد الفعلى للمجمع عند التيار الفعلى للحمل.
الآن فى مرحلة العبور من واحدة لأخرى نرى أن المسألة لا تهم!!
ولماذا توفر فاتورة الكهرباء بتقليل ساعات الإضاءة؟؟ أليس الزمن أحد بنود الطاقة المفقودة وهى وات ثانية؟
المشكلة أن أثناء العبور تكون هناك قيم مرحلية للجهد والتيار. و حاصل الضرب يعطى وات و فى الزمن تكون طاقة كلية مفقودة كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1310&stc=1&d=1311311792
المستطيل الأصفر هو طاقة مفقودة فى كل مرحلة انتقال. و ربما الرسم يوضح أن تأخير الاستجابة من القطع أقل من تأخير الاستجابة من التشبع للسبب المشروح.
المرة القادمة إن شاء الله نتعرف القدرة و الحرارة المرة التالية

ماجد عباس محمد
07-23-2011, 08:06 AM
القدرة
فى بداية الحديث عن مكبرات الترانزيستور كان سؤال
هل سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 1 مللى فولت قيمته 45 مللى فولت
أم سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 200 مللى فولت قيمته 9 فولت
أم سنكبر 45 مرة فيصبح جهد الدخول الذى قيمته 1 فولت 45 فولت
ما الفرق؟
الأول يسمى مكبر أولى أو ابتدائى أو مكبر سابق Pre-Amplifier وله خواص يجب مراعاتها وهى
1- تكبير إشارات ضعيفة جدا
2- قلة الضوضاء المتولدة داخله لأنها تمتزج بالإشارة فى هذه المرحلة و يصعب جدا التخلص منها لاحقا
3- نطاق ترددى كاف لتكبير كل الترددات المعنية
4- قلة التشويه الناتج منه
5- رفض عالى للترددات أو المؤثرات المحيطة الغير مرغوب فيها
أما الثانى فهو مكبر عادى Main Amplifier الذى يقوم بالتكبير بين المرحلة الأولى Pre-Amplifier و تعطى الخرج المناسب للمراحل الأخيرة
الثالث يسمى المرحلة الأخيرة Final Stage وهو حسب نوع الحمل قد يحتوى مراحل تكبير قدرة على مرحلة أو أكثر حيث تسمى المراحل الأولى منه Drivers و لا أستعذب الترجمة "سواقة" فهى مرحلة تكبير تليها مرحلة تكبير إلى أن نصل للقدرة المطلوبة
قد لا يحتاج الحمل لقدرة ولكنه يتطلب جهد عالى فلتكن كذلك – المهم توفير متطلبات الحمل و تشغيله
بمناسبة الحديث عن القدرة هناك وحدات كثيرة هذه الأيام
القدرة هى ببساطة الفولت × الأمبير وهذا تيار مستمر
عند دخول التيار المتردد فى الموضوع أصبح نفس الموضوع ولكن لحظيا مما جعل الأمر يبدو أعقد ولكنه هو لم يتغير
المشكلة أنه أعطى قدرة تتغير لحظيا لذلك كان لا بد من إيجاد قيمة توافق ما بين المستمر والمتردد
لأن القدرة = مربع الجهد ÷ المقاومة أو مربع التيار × المقاومة إذن لتحديد الجهد المتردد الذى يعطى نفس قدرة المستمر وجب أن نأخذ التربيع أولا للحصول على القدرة ثم متوسط هذه القدرة لتلافى التغيير اللحظى ثم نعيدها بأخذ الجذر التربيعى لذا تسمى جذر متوسط التربيع Root Mean Square وهذا ما نأخذ به فى كل حساباتنا شاملا الصوت وأى مجال أخر
أما فى لعبة الموسيقى فهناك وحدة أخرى اسمها PMPO - Peak Music Power Output وهى وحدات هدفها الدعاية ولم يوضع لها تعريف مقنن متفق عليه حتى الآن وهى أحيانا تعرف على أنها أقصى طاقة لحظية يمكن الحصول عليها و لن تتكرر كثيرا وهى بهدف إعطاء رقم كبير لرفع سعر المنتج
وقبل أن يضع لى شخص ما صفحة تشرح معنى هذا التعبير أرجو أن نحدد صيغة رياضية محددة لها فالكلام ليس هندسة – الهندسة حساب
فمثلا تنتج شركة ما IC و تقول أنها تعطى 5 وات RMS – هناك علاقات و أسباب تحدد هذا الكلام
ثم تجد من وضعها فى مكبر و قال لك أنها تعطى 35 وات PMPO - ثم أخر يقول أنها 45 وات PMPO ولا تجد أساسا لماذا هذه هنا 35 وهناك 45 ولا تستطيع وضع أجهزة قياس بطريقة علمية لقياس هذا الكلام و الأغرب من ذلك أنها تكون مكبر ستيريو سيارة مثلا و الفيوز المستخدم مع وحدتين معا هو 1 أمبير أى 1 أمبير × 12 فولت جهد السيارة = 12 وات و الوحدتين 5 + 5 = 10 وات + باقى الدوائر بالكاد تكفى إذن من أين أتت القيم العالية الأخرى؟؟
الآن تعتمد قيمة ج م ت RMS لأنها طاقة الخرج الفعلية و نجد أن التيار المستمر المستهلك = ف × التيار و لكن الطاقة الخارجة للحمل ستجد أنها أقل
إذن أين الفرق؟
مكبرات القدرة شأنها شأن أى شىء لها كفاءة وهى نسبة الذى يستغله الحمل ألى ما يستهلكه المكبر
وهى من 25 إلى 80 % حسب طريقة عمل المكبر
المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن خواص الترانزيستور الحرارية

ماجد عباس محمد
07-24-2011, 08:17 AM
الحرارة والقدرة والإشعاع

هل حدث مرة أن استبدلت ترانزيستور 80 وات بآخر 100 مثلا ثم لم يستمر كثيرا و عند وضع الأصلى استمر فى العمل دون مشاكل؟
ألم تسأل نفسك لماذا والثانى اعلى قدرة من الأصلى؟
الم تسأل نفسك مرة، كيف أن هذا الترانزيستور يتحمل 80 أمبير وله أطراف توصيل أكثر سماكة من آخر مكتوب يتحمل 120 أمبير؟
حسنا – لنراجع سويا الكلمات السابقة !! – أعلى قدرة ؟؟؟؟ أين تجد هذه الخاصية فى مواصفات الترانزيستور؟
لا اذكر أن هناك ترانزيستور له هذه الخاصية
ستقول ولكن الكتب تقول 80 وات الخ
نعم ولكن تحت بند PD وهى تعنى Power Dissipation وتعنى مقدرته على إشعاع أو تبديد الطاقة - وليست طاقته بمعنى ما يستطيع توصيلها للحمل بأمان.
أى أن الحرارة إذا تولدت بداخله يستطيع أن يبدد منها 80 وات أو 100
والقدرة ؟ !! معذرة لا ذكر لهذا فى مواصفات الترانزيستور - فقط فولت و أمبير مثلا 140 فولت – 16 أمبير
ستقول هذه هى القدرة !!
مهلا
أولا ما كانت 140 فولت × 16 أمبير = 150وات !!
ثانيا لو كان هذا العملاق يتحمل 140 فولت × 16 أمبير أى 2240 وات أى 2.3 كيلو وات أو 3 حصان ماذا نريد اكبر من هذا؟؟؟؟
هذا تجاوز فى المعنى تكتبه كل كتب بدائل الترانزيستور و لكى تعلم الحقيقة قم بإنزال صفحة المواصفات الكاملة لهذا الرقم و لنختار مثلا الرقم الذى سردنا له تلك القيم وهو
2N3773
و لنحمل صفحة مواصفاته من الرابط
http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...MI/2N3773.html (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/11468/ONSEMI/2N3773.html)
ستجد أن الترانزيستور يستطيع أن يتحكم فى 140 فولت حتى 16 أمبير والقدرة فقط 150 وات
ما علاقة 140 × 16 والتى تساوى 2240 وات بالرقم 150 وات ؟؟؟؟؟؟
المقصود هنا أن 150 وات هى القدرة التى تستطيع الشريحة الداخلية بطريقة تثبيتها على الجسم المعدنى بمساعدة هذا الجسم المعدنى أن تشعها أو تتخلص منها بافتراض المقدرة على تثبيت هذا الجسم عند حرارة الغرفة 27 درجة مئوية وإذا ارتفعت درجة الجسم نتيجة أن المبرد محدود القدرة – وجب أن نقلل هذا الرقم حسب المنحنيات والرسوم البيانية المعطاة.
وكل ما سبق لا يذكر ما الذى يولد الحرارة بداخله.
لكى نعرف ما يولد هذه الحرارة يجب أن نأخذ فى الاعتبار عاملين هامين هما:
فى صفحة رقم 2 من البيانات ستجد جدولا باسم On Characteristics و ستجد فيه ما يلى
Collector Emitter Saturation Voltage
IC=8Adc,IB=800ma dc VCE=1.4V
IC=16Adc,IB=3.2 Adc VCE=4V
إذن قيمة معامل التكبير المذكورة بأول صفحة بقيمة 15 هى فقط للإشارة المترددة ذات القيمة الصغيرة ولكن عند عمله كمفتاح – سويتش – تنخفض حسب تيار المجمع وهنا ذكر لها قيمة = 10 عند تيار مجمع 8 أمبير و 5 فقط عند 16 أمبير
كما أن عند 8 أمبير يكون الجهد بين المجمع والباعث ليس 0.2 فولت كما تذكر كل الكتب ولكن 1.4 فولت وترتفع إلى 4 فولت عند 16 أمبير – لماذا؟ تذكر أن الترانزيستور مصنوع من مادة لها مقاومة كأى مادة أخرى مثل النحاس أو الكربون لها مقاومة نوعية و المقاومة الكلية تعتمد على مساحته و سمكه وعلى نسبة الشوائب.
إذن عند 16 أمبير سيولد حرارة = 16×4 = 64 وات نتيجة للمقاومة الأوميه للسيليكون .
العامل الثانى هو أثناء انتقاله من القطع للتوصيل لن يتحرك فجائيا ولكن التيار سيزداد من صفر إلى 16 أمبير فى زمن صغير بسبب السعة التى سبق شرحها إضافة لسلوك الحمل والذى نادرا ما يكون مثاليا ، مولدا كميه حرارة إضافية ، و الآن هو موصل و فى حال التشبع وهذا يضيف للسعة الشاردة سعة أخرى أسوأ وهى تراكم الشحنات فى المواد الموصلة سواء الموجبة أو السالبة.
هنا لو انقطع تيار القاعدة فجأة ولو حتى عمل قصر بين القاعدة والباعث ، لن يتوقف تيار المجمع ، بل سيستمر حتى ينتهى اتحاد الإلكترونات مع فجوات و الفجوات مع إلكترونات ( كل حسب الخامة س أو م ) ، هذه الظاهرة هى التى تبطئ أداء الترانزيستور كمفتاح (سويتش) إذا كان الترانزيستور ذو قدرة صغيرة أو الدائرة ليست دوائر قدرة.
وكلما زاد عدد المرات التى ينتقل فيها من القطع للتوصيل و العكس تزداد كمية الحرارة الناتجة من حاصل ضرب الفولت اللحظى × الأمبير اللحظى.
أما فى المكبرات الخطية كمكبرات الصوت الخ فالمشكلة أكبر إذ يجب أن نأخذ كفاءة التحويل والتى تتراوح ما بين 25 % إلى 70% حسب نوع الدائرة وهذا موضوع آخر نتناوله فيما بعد.

أما دوائر القدرة ، فتتولد فيها درجات حرارة عالية والأسوأ من الحرارة ، تلك المسماة البؤر الحرارية Hot Spot وهى ببساطه لكى يكون الترانزيستور ذو قدرة ، يجب أن يكون حجمه مناسب للأمبير
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1324&stc=1&d=1311483553

الصورة لدائرة متكاملة تعمل مكبر صوت بقدرة 25 وات من الداخل و ترى 2 ترانزيستور قدرة على اليسار و تعرف الحجم الطبيعى من مقاس الأرجل ، هذه المساحة يمر فيها التيار و لكن هل كل نقطة مثل جارتها؟

الآن لنرى هل يتحمل الترانزيستور 140 فولت مع 16 أمبير معا ؟ و لماذا لا ؟
لفهم هذه الظاهرة ومعرفة لماذا – يجب أن نعود مرة أخرى لرسم تركيب الترانزيستور كما بالرسم التالى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1325&stc=1&d=1311483789
هنا رسمت مسقط رأسى للترانزيستور و قطاع فيه و لونت الباعث بلون افتح من المجمع ليتناسب مع نسبة الشوائب المضافة إليه حيث أنها أقل فى الباعث عنها فى المجمع.
مرة أخرى تمثيل الترانزيستور بموحدين خطأ ولا يبرر هذه الظاهرة لأن السبب فيها أن القاعدة رقيقة جدا.
نلاحظ أن الشكل مربع وليس مستديرا فهو الأنسب للتصنيع ونلاحظ أن مسار التيار من الخارج سيتم عن طريق سلك سيوضع فى منتصف قطعة الباعث و لتجنب اختلاف أطوال مسار التيار من نقطة عبر القاعدة للمجمع يعدل شكل سلك التوصيل حتى يشكل مساحة تسمح بمرور تيار الباعث الكبير نحو المجمع
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1326&stc=1&d=1311483845

مشكلة القاعدة الرقيقة أنها تكون مقاومة كبيرة لا تسمح بمرور التيار من جانب التوصيل للجانب الآخر و إلى حد ما يمكن التغلب نوعا ما بجعل التوصيل من خلال إطار فوق منطقة القاعدة لكن لن يتغلب هذا على الوصول للأجزاء فى العمق
من الشكل الموضح و أخذا فى الاعتبار أنه للحصول على تيار أكبر يجب أن نزيد المساحة حتى نستطيع تمرير تيار اكبر من الباعث خلال القاعدة إلى المجمع نجد أنه من المستحيل جعل كل المسارات التى سيأخذها التيار خلال رحلته متكافئة – فإن تساوت طولا قد تمر خلال أجزاء مختلفة النقاء و فى نسبة الشوائب وبالتالى المقاومة
مهما كان الاختلاف صغيرا إلا أن قانون الطاقة = مربع التيار × المقاومة غير متسامح وسيولد بالتأكيد حرارة أعلى فى المناطق ذات المقاومة الأقل !
مفاجئة – هذا خطأ والمفروض أن تكون المقاومة الأعلى
مهلا المقاومة الأقل سيمر فيها تيار أعلى و مربع التيار الأعلى سيولد حرارة أكبر كثيرا.
النتيجة بقعة ساخنة والمسماة Hot Spot – السخونة تسبب مرور تيار أساسى (الخام بدون شوائب) والمسمى Intrinsic Current بقيمة اعلى مسببا تقليل المقاومة أكثر و مرور تيار أعلى فتزيد الحرارة وتتكرر الدورة حتى تحترق هذه النقطة مسببة تلف الترانزيستور و نظرا لكون السيليكون ليس مثاليا فى نقل الحرارة لذلك يجب أن تعطى الشريحة الوقت الكافى لتبرد وعليه يجب أن يكون التيار فى صورة نبضات.
أما التيار المستمر فستجد أن التيار المسموح به عند 140 فولت هو 0.6 أمبير فقط أما عند 16 أمبير لا يزيد جهد المجمع عن 7 فولت وإلا تستخدم النبضات – فى صفحة 6 من المواصفات ستجد منحنى بيان هذه القيم واسمه
Figure 7. Forward Bias Safe Operating Area
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1327&stc=1&d=1311483911

يوضح القيم المختلفة على أساس نبضة ذات دوام Duty Ratio 10% أى توصيل جزء و قطع 9 أمثال
و نلاحظ أن كلما قل زمن التوصيل أمكن الحصول على تيار وجهد أعلى وذلك لأننا لن نترك الفرصة لتتكون هذه البقع الساخنة – وهذا السلوك مبنى على تكوين الترانزيستور و شكله من الداخل و نسب الشوائب الخ
هل هذا يعنى أن فى مجال القدرة خصوصا العالية قد يكون ترانزيستور بديلا لآخر فى تطبيق وغير بديل فى تطبيق آخر؟
وهل بعد اكتشاف أن سلوكه يعتمد على زمن النبضة - مازال هناك شك أن المسألة أكبر من مجرد وات وفولت وأمبير وبيتا؟
و لنكمل الموضوع المرة القادمة إن شاء الله بالمبردات Heat Sink

eng_a_sayed
07-24-2011, 08:43 AM
رائع

جزاك الله كل خير

ولكن هل توجد برامج تصميم تدل على تلك الملاحظات أثناء التصميم أو رسم الدائرة عليها

تحياتى

ماجد عباس محمد
07-24-2011, 09:09 AM
شكرا لمروركم الكريم أخى الفاضل
نعم بالتأكيد
برنامج المحاكاة يعتمد على ما يسمى "ملف سبايس" SPICE file - SPICE Module و الشركات المنتجة للمكونات تضع هذه الملفات على مواقعها.
المفترض أيضا أن برامج المحاكاة تستطيع قراءة هذه الملفات و لدى برنامج Circuit Maker يفعل ذلك إلا أنه لم يعد متاح بالسوق.
تبقى المشكلة، هل تأخذ هذه البرامج أثناء المحاكاة فى الإعتبار هذه البيانات كاملة أم تأخذ قيمة وسطية؟ ربما الإختبار مع الحساب خير دليل
لكنى رأيت برامج محاكاة تحسب كل شيء فى كل من الدوائر و البوردات حتى أنها تحسب سمك خطوط التوصيل على البوردة Trace و كمية الحرارة المتولدة و تقترح إعطاء مساحة أكبر لتوفير التهوية و التبريد

eng_a_sayed
07-24-2011, 03:09 PM
هل نستطيع الحصول على مثل هذه البرامج أم أنها غير متاحة

أقصد البرامج التى تحسب كل شيئ

تحياتى

ماجد عباس محمد
07-24-2011, 08:46 PM
بالطبع ممكن لكن كل شيء و له ثمنه
ربما يكون "أوركاد" أحدها ولكنى لست متأكدا لعدم تمكنى من تنصيب نسخة حديثة منه.

ماجد عباس محمد
07-24-2011, 08:49 PM
المبردات ببساطة عبارة عن كتلة ضخمة تمتص الحرارة المتولدة.
ولكننا لن نستطيع إيجاد كتلة كبيرة بالقدر الكافى لتمتص كل الحرارة ، إذن لا بد من إيجاد تصريف لهذه الحرارة و ابسط حل عن طريق الهواء.
لكى نتخلص من الحرارة طبعا يفضل أن يكون لها مساحة كبيرة .
كيف نحسب هذه المساحة؟
نعود لقانون أوم – آسف قانون نيوتن – آسف القانون العام الذى ذكرناه أن كلما زاد المؤثر ، سيزيد تحريك الأشياء التى يؤثر عليها و فرق الفولت أو القوة المؤثرة هنا سنسميها فرق درجات الحرارة – طبعا بين المبرد و الهواء لنحسب الإشعاع أو تعود بها لشريحة السيليكون و المبرد لنحسب متى يكون الترانزيستور فى خطر
ونفس القانون الذى حورناه أو غيرنا مسمياته نقول فرق درجات الحرارة = كمية الحرارة × مقاومة التوصيل الحرارى ولذلك تعطى الشركات المنتجة للترانزستورات هذه القيمة للجسم الذى صنعته منه والذى يستطيع نقل كذا وات خارجه
نظرا لصعوبة كتابة هذه المعادلة فقد وضعت صورتها
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1340&stc=1&d=1311529657

هذه المعادلة لحساب الإشعاع بالوات لمبرد و تحسب الأبعاد أخذا فى الاعتبار الريش التى يصنع منها فمثلا لو ارتفاعه 15 سم و عرضه 10 سم و به 6 ريش عمق كل منها3 سم يكون
عرض الريشة = ضعف عمقها (جانبان) = 3 × 2 = 6
عرض 6 ريش 6 × 6 = 36
العرض الكلى عرض المبرد + عرض الريش = 10 +36=46 سم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1341&stc=1&d=1311529697

و إن شئت تحسبها بطريقة المقاومة هذه هى المعادلة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1342&stc=1&d=1311529730

هناك اعتبارات عملية يجب أخذها فى الاعتبار ، الريش يجب أن تكون رأسية حتى يتصاعد الهواء الساخن و يأتى بدله هواء بارد
يمكن زيادة التأثير باستخدام تيار هوائى من مروحة مثلا
نقطة أخيرة ، لماذا يجعل سطح الترانزيستور و المبرد مصقولان ؟
ليست لجمال المظهر و لكن خشونة السطح تقلل من مساحة التلامس بين السطحين
إذن نصقله إلى متى
مهما حاولت لن تصل لأحسن من 10-15% من السطحين فعلا متلامسين
الحل؟
استخدام المعجون السيليكونى المخصص لهذا الغرض له تأثير كبير جدا لأنه يملأ الفراغات بين السطحين و يحقق نسبة تلامس قرب 100% ، لذلك عند صيانة جهاز ما و تستبدل ترانزيستور القدرة بآخر جديد – رجاء لا تهمل وضع طبقة جديدة منه ولو كان معزولا بشريحة ميكا ، ضع على جانبيها
طبعا الطلاء الأسود للمبردات يحسن من إشعاع الحرارة
الآن نحاول أن نتناول موضوعا هاما جدا وهو أساس التعامل مع الدوائر المتكاملة وهو التغذية الخلفية أو الرجعية Feed Back وهو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-25-2011, 08:17 AM
التغذية العكسية أو الخلفية أو الرجعية Feed Back

هل لو امتزجت نسبة لتكن قيمتها ß من خرج مكبر ما ذو كسب قيمته A بإشارة الدخول لهذا المكبر سيكون هذا شئ جيد أم سيئ ؟
الجواب غير محدد لأنه يعتمد أساسا على ما تريد وما تحصل عليه – و لتحديد الأمور نلجأ لقليل من الحساب البسيط فنعلم كيف تسير الأمور
من الرسم المرفق نفترض المكبر الذى كسبه A قد أخذنا نسبة قدرها ß و أضفناها لإشارة المنبع Es
استخدمنا هنا كلمة أضفناها لكى تشمل الجمع إن كان لحظيا الجهدين متماثلين و الطرح إن كانا مختلفين

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1347&stc=1&d=1311570503

Efb + Es = Ein
Efb=ß * Eout
Ein=Es+Efb
الكسب بدون تغذية عكسية Feed back سنسميه A و الكسب مع التغذية العكسية Feed back سنسميه Afb

الكسب بدون تغذية عكسية A= Eout ÷ Ein
و الكسب مع التغذية العكسية Afb = Eout ÷ Es
بالتعويض عن Es بقيمتها
Es= Ein - Efb
سنجد
Afb = Eout ÷ [ Ein – Efb ] = Eout ÷ [ Ein – ß * Eout ]
بقسمة البسط والمقام على Ein نجد
Afb = Eout/ Ein ÷ [ Ein/ Ein - ß * Eout/ Ein ]
بما أن
Eout/ Ein = A
إذن
Afb = A ÷ [1 - A * ß ] و تعنى أن الكسب بالتغذية = الكسب بدون تغذية مقسوما على واحد ناقص حاصل ضرب الكسب بدون تغذية مضروبا فى نسبة التغذية ß و الجزء بين القوسين يسمى معامل التغذية العكسية
هذا المعامل بالغ الأهمية لأنه يحدد تصرف المكبر
بقى أن نؤكد على أن ß يمكن أن تأخذ أى شكل من مجرد مجزئ جهد بسيط من مقاومتين إلى أى دائرة معقدة تشمل ما تتخيله أو لا تتخيله من أجهزة و مكونات فبعض الأنظمة تدخل فيها موتورات أو حساسات أو ما تريد
هنا أيضا يجب ألا يفوتنا ذكر نقطة هامة جدا هى ما الفرق بين A و القيمة – Aالسالبة وهو ما ينطبق على ß موجبة أو سالبة أيضا ؟
الجهد هنا متردد أى يتراوح لحظيا بين الموجب والسالب إذن لا معنى لكونها تعنى كسبا موجبا ولكن القصد هنا أنه لحظيا يكون فى نفس الطور أو الوجه أى عند تزايد قيمة الدخل تتزايد قيمة الخرج معها والعكس بالعكس.
قبل أن تتساءل لماذا اختير هذا المفهوم الغريب لأن يكون الوجه المعاكس يعنى كسب سالب. الإجابة ببساطة ماذا تعنى كلمة سالب! السالب هو ما يجمع على موجب مساوى له والنتيجة = صفر
أى +5 مجموعة على -5 النتيجة = صفر
و فى المستمر تستطيع قول هذا لكن المتردد يتغير لحظيا ولكى يكون الناتج = صفر يجب أن يكون السلب أيضا متغير لحظيا ولكنه معاكس لحظيا فى الفولت وهذا هو الوجه المعاكس.!!
القيمة تحدد كم يكون الكسب، فإن كان الكسب أكثر من الواحد الصحيح كان الخرج أعلى قيمة من الدخل أما إن كان كسرا أقل من الواحد الصحيح كان ذلك يعنى الخرج أقل من الدخل فى القيمة
مما سبق نجد أن حاصل ضرب A* ß ذو شأن عظيم فى تحديد الأداء
فإن اختلفا فى الإشارة كان حاصل الضرب سالبا وسميت تغذية خلفية سالبة وكان
1 - ( -Aβ) = 1 + Aβ

أى اكبر من الواحد الصحيح وكان الخرج مقسوما على رقم أكبر من الواحد و سيكون أقل من الدخل
أى الكسب باستخدام التغذية أقل من الكسب بدون تغذية
ماذا يحدث لو كان حاصل الضرب عدديا أكبر كثيرا من الواحد الصحيح ؟
إذن 1+ Aßسيساوى تقريا Aß ويمكننا شطب A من البسط والمقام تاركا أن الكسب مع التغذية = مقلوب ß

فإن كانت ß مكونة من مقاومتان كان الكسب لا يعتمد على أى من خواص الدائرة الأخرى محققا ثباتا عاليا فى الأداء والاستقرار ضد الحرارة و التغيرات الأخرى (تذكر هذه الحالة عند الحديث عن مكبر العمليات فى الدوائر المتكاملة)
إذن ضحينا ببعض الكسب فى مقابل فائدة كبيرة – هل هناك فوائد أخرى ؟
كنا تحدثنا عن مدى التكبير و التردد الأقل و الأعلى للمكبر و كنا نعانى من أن مدى الترددات محدود.
حسنا لو كانت التغذية السالبة جعلت من مكبر 100 يتناقص إلى 10 فقط فسنلاحظ أن الخرج سيظل ثابتا حتى الترددات التى سبق حسابها – ولكن بعدها (الترددات الأعلى) ستحاول العوامل المحيطة تقليل الخرج وعند ذلك ستقل نسبة التغذية Efb متسببة فى زيادة الإشارة Ein و تعويض الخرج إذن إن قل الكسب بنسبة معامل التغذية العكسية فإن النطاق الترددى سيزداد بنفس النسبة
أيضا مقاومة الدخول ستزداد بنفس النسبة و مقاومة الخرج ستنخفض بنفس النسبة
ماذا عن الضوضاء ؟ - الضوضاء التى تولدها مكونات المكبر ستقل أيضا بنفس النسبة - عموما ستتحسن كل خواص المكبر بنفس النسبة و الفكرة هنا بسيطة.
الضوضاء تولدت داخل المكبر، و ستخرج بقيمة ما ولتكن ض، بعضها سيعاد إلى دخل المكبر ليكبر بصورة تطرح من قيمة ض لأنها معكوسة فى الوجه.

و تذكر هذه الحالة حيث الكسب يساوى مقلوب نسبة التغذية العكسية أى مقلوب نسبة المقاومات فهى معادلة الكسب للمكبرات باستخدام الدوائر المتكاملة التى سندرسها قريبا
هل تذكر هذه الدائرة على يسار الرسم؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1348&stc=1&d=1311570571

كانت ذات معاوقة دخول = 120ك ، و ذات كسب = 0.9956 و قلنا باستخدام التغذية العكسية ستزيد ، كيف ذلك؟
حسنا R2 كما ترى بين القاعدة والأرضى ، ماذا لو جعلناها بين القاعدة و الباعث أى بين الخرج والدخل؟
ستكون نسبة التغذية الخلفية ß =1 لكن الكسب لم يتغير = 0.9956
إذن 1- A* ß = 1- 0.9956 = 0.0044
و عليه تكون تزداد مقاومة الدخول بنفس النسبة فتصبح مقسومة على هذه القيمة
Zin(f b) = Zin / (1-A ß)
= 120 ÷ 0.0044 = 27272.72 ك أوم أى 27 ميجا أوم
طبعا للأسف ستتدخل R1 فى المعادلة و تقلل كثيرا من هذه القيمة لكن يمكن زيادتها باستخدام ترانزيستور له معامل كسب ß كبير أو دارلنجتون

ماذا لو تشابهت الإشارتان ؟ هذا موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-25-2011, 09:48 PM
ماذا لو تشابهت الإشارتان، إذن حاصل ضرب A* ß سيكون موجبا وتسمى تغذية خلفية موجبة و يكون
إذا كان A* ß أقل من الواحد الصحيح يكون
1 - Aβ اقل من الواحد الصحيح إذن
الكسب الكلى = الكسب بدون تغذية مقسوما على كسر أقل من الواحد الصحيح
الكسب باستخدام التغذية أكبر من الكسب بدون تغذية – أليس هذا أفضل ؟
حسنا تذكر أن المدى الترددى سيقل بنفس النسبة وكذا مقاومة الدخول ستقل و مقاومة الخروج ستزداد و ستزداد الضوضاء أيضا و خواص المكبر ستسوء بنفس النسبة

ولكن ليست كل الأمور سيئة فلو أخذنا الحالة الخاصة حيث A* ß =1 إذن
1 - A* ß تساوى صفرا والقسمة على صفر تعطى مالا نهاية أى أن الكسب = مالا نهاية
بما أن الخرج = الدخل * الكسب إذن الخرج = الدخل × مالا نهاية ولو كان الدخل = صفرا
تذكر أن صفرا × مالا نهاية يعطى قيمة غير محددة أى ربما أى قيمة
إذن يكون هناك خرج بدون دخل وهى حالة المذبذب Oscillator و أى مذبذب يجب أن تنطبق عليه هذه الحالة
وجود تغذية عكسية موجبة و الشرط A* ß=1 أو أكبر قليلا حتى نضمن البدء الذاتى لا يهم الاسم الذى نطلقه عليه بعد ذلك كولبتز أو هارتلى أو مقاومة ومكثف سمه ما شئت

المذبذبات Oscillators
يجهد البعض نفسه فى معرفة كم نوع من المذبذبات و يحاول فهم كل منها بالتفصيل، فيجد أكثر من خمسة عشر نوعا مختلفا و تكون متاهة متى يشحن المكثف و يفرغ. هذه الطريقة مجهدة و سريعة النسيان فسريعا ما تختلط الأمور هل هذا من هذا النوع أو ذاك كما لن يمكنك التمييز بين عدد من الأنواع المتشابهة.
الحل السليم أن نفهم كيف تعمل كل المذبذبات، و كيف نفرق بينها، وبهذه الطريقة تحدد النوع بمجرد النظر للدائرة و يمكنك التعرف على الأنواع المتشابهة سريعا.

كما شرحنا بداية،ما هى سوى مكبر و مزود بتغذية عكسية موجبة حسب الشرط A ß =1
لنرى أولا كيف يعمل ، لو نظرنا للدائرة التالية و التى توضح الشرح السابق
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1352&stc=1&d=1311619583

وجب أن نوضح هنا أن المعاوقات Z1,Z2,Z3 هى قيمة المعاوقة و التى لا نعرف بعد إن كانت حث أو سعة ولذا
Z=JωX حيث J = جذر -1

نجد أولا ونظرا لأن الكسب سالب (بمعنى أنه يعطى عكس الوجه أو 180 درجة) فلكى نعوض هذا لابد أن تكون Z1 عكس Z2حتى يحدث فرق الوجه المطلوب
و بتطبيق المعادلة السابقة مع الأخذ فى الاعتبار أن
ß = Z1 / (Z1+Z2 )
سنجد أن Z1+Z2+Z3 = صفرا أى أن
Z3 تماثل Z1 ولكن Z2 تكون العكس أى
إما Z1, Z3 يكونا ملفين و تكون Z2 مكثف ويسمى مذبذب هارتلى
أو Z1, Z3 يكونا مكثفين و تكون Z2 ملف ويسمى مذبذب كولبتز
فى الرابط التالى رسم الدوائر بالتفصيل و مزيد من الشرح
http://www.electronixandmore.com/articles/oscillators.html

الآن من لا يهتم بالرياضيات نكتفى بالشرط الوحيد والذى سنقسمه لجزأين و سنعرف الآن كيف نميز بين أنواع المذبذبات العديدة.
أى أن
الجزء الأول : حاصل ضرب الكسب فى نسبة التغذية يكون =1 أو أكثر.
الجزء الثانى : الإشارة موجبة أى فرق الوجه بين التغذية و الدخول صفر أو 360 أو مضاعفاتها

كيف نحدد أنواع المذبذبات ؟؟ هذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-26-2011, 08:22 AM
أساسيات هامة لتحديد أنواع المذبذبات

من المرة الماضية حصلنا على شرط من جزأين لكى يعمل المذبذب وهما
الجزء الأول : حاصل ضرب الكسب فى نسبة التغذية يكون =1 أو أكثر.
الجزء الثانى : الإشارة موجبة أى فى نفس الاتجاه أى فرق الوجه بين التغذية و الدخول صفر أو 360 أو مضاعفاتها.

قبل أن نخوض فى الشرح هل فكرت مرة لماذا سمى بالمذبذب المتعدد ، Multi-Vibrator ولماذا المسمى ناقصا – مذبذب متعدد "ماذا؟" و لماذا سمى Vibrator بينما باقى الدوائر تسمى Oscillator ؟
متعدد الأوضاع؟ كلا وضعين فقط ، متعدد الجهود ؟ كلا أيضا جهدين فقط
هو متعدد التوافقيات Multi-Harmonic Vibrator لأنك لو تذكرت مرة أخرى العالم فورير والذى قال أن أى موجة بأى شكل (مربعة – نبضة – مثلثة - سن منشار الخ ) تتكون من مجموعة من الترددات ألجيبيه، التردد الأساسى و مجموعة التوافقيات ( 2× ،3×،4× الخ) و مركبة مستمرة DC. هنا نستنتج أن مذبذبات الموجة المربعة هى فى الواقف مذبذبات موجة جيبيه متعددة التوافقيات و من هنا جاء اسم المذبذب المتعدد "التوافقيات". ومن هنا أيضا نرى أن التسمية Vibrator نشأت من أنه يرتج بين قيمتين ثابتتين بينما المذبذب Oscillator يتغير بالصورة الطبيعية لأى اهتزاز طبيعى آخر و المسمى بالحركة التوافقية البسيطة و الذى تخضع له الأشياء من حركة الإلكترون فى مدارة مرورا بأوتار الآلات الموسيقية و حتى الكواكب فى مداراتها.

كما يجب أيضا أن نستوعب أداء الدوائر الإلكترونية ونقرر هنا بضع قواعد،
القاعدة الأولى: لا شيء اسمه مستمر.
المستمر أتى من دائرة تقويم أو بطارية، دائرة التقويم بها ما يكفى من الضوضاء و الطنين و كل ما يمكننا أن نفعله هو أن نحسن الأداء بالتقليل للقيم التى لا نريدها حتى لا تؤثر فى الدائرة إذن توجد ضوضاء.
بالنسبة للبطارية فهى تفاعل كيمائى وهو أشبه بالغليان وهذا غنى عن التعريف و إن كنت لا تستطيع قياس الضوضاء فهذا لا يعنى عدم وجودها. لو لديك أوسيلوسكوب حساس ستغير رأيك وهذا عكس ما تفترضه برامج المحاكاة من مثالية.
القاعدة الثانية: لا توجد دائرة بدون إشارة أو جهد متردد
أيضا أى دائرة بها مقاومات و كما ذكرنا فى خصائص المقاومات أنها تولد ضوضاء تسمى Shot Noise وهى تضع ضوضاء فى دخول كل دائرة مهما كانت!
القاعدة الثالثة: لكل دائرة لحظة بدء تشغيل
لا تبدأ الدوائر من الأزل وحتى نهاية الزمان ولكن هناك لحظة يتم فيها توصيل التيار وأخرى ينقطع. قبل التوصيل تكون كل الجهود مساوية للصفر و فور التوصيل تسعى هذه الجهود للوصول للقيم القياسية المفترض وجودها. بفرض أن خرج ترانزيستور عادة عند منتصف جهد التغذية، فلحظة البدء تسبب تحرك الجهد من الصفر لهذه القيمة وهو تغيير يعتبر خرج لحظى ويمكن من خلال دخوله للمكبر بالتغذية أن يقيم الاهتزاز.

إذن لا تسال ماذا يبدئ الاهتزاز، إن لم يكفيك ما بالدوائر من ضوضاء فيكفى صدمة البدء وهى لحظة توصيل التيار ستمر تيارات فى الدائرة وتغير جهود المخارج والمداخل حتى تصل لحالة استقرار.

يجب أيضا أن ندرك أن الدائرة حللت لمكبر و دائرة تغذية عكسية لفهم نظرية العمل و تقريبها لعقولنا، لكن، هل للترانزستورات عقل؟
إذن يجب أن ندرك أيضا أن ما يهم هو ما يوجد فى الدورة المغلقة، ولا يهم ماذا تطلق عليه تسميه مكبر و ماذا تطلق عليه تسميه تغذية عكسية. قد يكون مناسبا فى دوائر الترانزيستور الوحيد أن نسميه مكبر و باقى الدائرة تغذية عكسية و هذا ما نتبناه فى هذه السلسلة لكن لو تعددت مراحل التكبير فيجب أن نلاحظ ما يلى:
1- لو تشابهت مراحل الربط بين الدوائر يمكن أن نعتبر هذا الربط المتكرر دائرة التغذية للتسهيل
2- لو اختلفت مراحل الربط يجب أن نتوقع أن المهتز سيستجيب بعدة أشكال بما يتناسب مع كل مرحلة من هذه المراحل إذا كانت الدوائر تدفعه بين القطع والتوصيل (مثال المذبذب المتعدد قد يستجيب بزمن توصيل غير زمن القطع) أما لو ظل فى نطاق التكبير فهناك استجابة واحدة تعتمد على المحصلة مثل مذبذبات الموجة ألجيبيه بالمقاومة والمكثف.
نأخذ هذه القواعد فى الحسبان و نبدأ التعرف من المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-26-2011, 08:18 PM
التعرف على المذبذبات

لنحدد أى نوع من المذبذبات لدينا ننظر لدائرة التغذية العكسية أو الربط بين المكبرات
لو بمقاومات ومكثفات سيكون مذبذب مقاومة و مكثف، وهى متميزة فى الترددات المنخفضة من جزء من الذبذبة و حتى 1 ميجا
لماذا ؟
سبق أن تحدثنا عن السعه الشاردة و أثرها فى تحديد الكسب عند الترددات العالية و لكن دخول ملف فى الدائرة يمكنه أن يكون مع السعة الشاردة رنين محسنا من الأداء عند الترددات العالية
الرابط التالى به بعض من هذه المذبذبات
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/electronic/oscphas.html#c1

سنبدأ الآن بأول نوع المذبذب المتعدد ثنائى الاستقرار

المذبذب ثنائى الاستقرار Bi-stable:

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1353&stc=1&d=1311700611


الشكل الأيسر يوضح فكرة التغذية العكسية الموجبة و كيف أن نسبتها عالية وشاملة الجهد المستمر. فلهذا فهو من صفر وإلى مالا نهاية، ولكن حقا السعة بين الأطراف تضع حدا لأقصى تردد كما سبق الشرح.
هكذا تحقق A*B اكبر بكثير من 1 و ممتدة من صفر إلى ما تسمح به الدائرة.

و سنشرح أيضا بالطريقة التقليدية، نعلم أن هناك ضوضاء و استجابة الترانزستورين ليست متماثلة لنسبة السماح فى كل المكونات، فلو افترضنا أن ضوضاء الترانزيستور الأيمن أعلى قليلا ولو نانو فولت موجبة وكسب كل مرحلة قيمة متواضعة مثل 10، فستكون على قاعدة الأيسر لتظهر مكبرة على مجمعة 10 مرات سالبة فتكون على قاعدة الأيمن لتكبر مرة أخرى فتعود مكبرة موجبة 100 مرة فى مرحلتين للأيسر ثم تكبر 10000 وهكذا مما يدفع مجمع الأيمن للوصول إلى 12 فولت بينما مجمع الأيسر إلى صفر.
عند هذه اللحظة يتوقف التقدم ولكن هل يستقر عند هذا الوضع؟
وجود 12 فولت على مجمع C للترانزيستور Q2 يسبب مرور تيار فى Rb1 إلى قاعدة B الترانزيستور Q1 مما يجعله فى حال التشبع. وجود Q1 فى هذا الوضع يجعل جهد المجمع = صفر أو 0.2 فولت إن شئت وهو اقل مما يمكن أن يمرر تيار فى قاعدة Q2 ولهذا يظل الوضع مستقرا حتى يحدث تأثير خارجى يسمى القدح Trigger يفرض على الترانزيستور فى حال القطع أن يبدأ فى التوصيل مرة أخرى لتعاد الكرة فى الاتجاه العكسى و يستقر فى حال Q1 فى حال فصل و Q2 فى حال التشبع.
هذه الدائرة هى أساس الذاكرة فى الحاسبات و أساس بناء العدادات الرقمية و المسجلات Registers وغيرها كثير.
نلاحظ أن الشرط هو: عندما يكون أحدهما فى حال قطع فإن الجهد على المجمع يكفى ليمرر تيار يجعل الآخر فى حال التشبع وهذا شرط الاهتزاز عند التيار المستمر Aβ=1
الآن لتغيير وضعه يجب أن يأخذ نبضة Trigger أو قدح، أين؟
إما نبضة سالبة كافية على قاعدة Q2 ليخرج من التشبع و يرتفع جهد المجمع ما يكفى لبدء توصيل Q1 أو نبضة موجبة على قاعدة الأخير ليبدأ التوصيل و ينخفض جهد المجمع ما يكفى لإخراج Q2 من التشبع. هنا نلاحظ أن كلا الترانزستورين يجب أن يصلا لمنطقة التكبير وإلا لا تجدى نبضة القدح.
بطريقة التغذية العكسية:
نجد لدينا مرحلتى تكبير، الربط بينهما بالجهد المستمر وهكذا من القاعدة السابقة فالتغذية العكسية أيضا بالجهد المستمر و الكسب الكلى حاصل ضرب الكسب الأول × الثانى والتغذية العكسية = 1 حيث لا يوجد فيها كسب أو مجزئ جهد، إذن يهتز من المستمر لأعلى تردد يظل الكسب فيه أعلى من 1.
ماذا لو أخللنا بهذا الشرط و لم يكن التيار كافيا لضمان التشبع؟ هل سيتوقف عن الاستقرار ويستمر فى الاهتزاز عند باقى الترددات؟
حسنا لنرى دائرة المذبذب عديم الاستقرار المرة القادمة إن شاء الله.

ماجد عباس محمد
07-27-2011, 08:07 AM
المذبذب عديم الاستقرار Astable multi-vibrator

الكل يريد أن نبدأ من الصفر و الغوص فى متاهة الشحن والتفريغ، حسنا سأفعل هذا أولا ثم أقارن ذلك بالتغذية العكسية ولنرى أيها أسهل
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1354&stc=1&d=1311742244

MV-Ast.png فى الرسم الأيمن ، عند توصيل التيار لأول مرة كانت كل الجهود تساوى صفرا و المكثفات فارغة لكن لدى ترانزيستور Q1 مقاومة R1 تريد إدخاله فى التشبع و كذلك Q2 له R2 و الفروق فى السماح تجعل أحدهما له كسب أعلى من الثانى و استجابة فى تحقيق الدخول فى التشبع أسرع من الثانى وليكن Q1 مثلا. هذا الهبوط المفاجئ فى جهد المجمع سيوضع على قاعدة Q2 عبر المكثف مما يجعله فى وضع القطع.
يمكن أيضا اعتبار أن المكثفات الفارغة تعمل كقصر مما يجعله يبدو كالمذبذب السابق فى أول انتقال.
سنفترض الآن أن كما ذكرنا Q2 فى وضع القطع و سيكون Q1 فى التشبع لأن جهد مجمع Q2 = تقريبا 12 فولت وهو يشحن C2 عبر قاعدة Q1 محافظا عليه فى التشبع.

هذه هى البداية. والآن C2 عليه 12 فولت وتم الشحن و توقف التيار فيبدأ Q1 فى الخروج من التشبع و يبدأ فى التكبير و يبدأ جهد المجمع له فى الارتفاع مسببا مرور تيار فى C1 دافعا Q2 أيضا للتكبير مما يسبب انخفاض جهد المجمع له وتستمر الدورة كالمذبذب السابق فيصبح Q2 فى وضع التوصيل و Q1 فى وضع القطع.
الآن C2 كان مشحونا بجهد 12 فولت أى أن الآن الطرف الموجب له متصل بالأرضى عبر Q2 ومن ثم الطرف السالب سيضع -12 فولت على قاعدة Q1 وهذا ما يبقيه فى حال القطع. لاحظ أنها تقريبا سالب قيمة التغذية.
سيبقى Q1 فى حال القطع حتى يفرغ C2 من – 12 إلى تقريبا +0.6 فولت وهى تقريبا نصف المسافة بين -12 و +12 التى يشحن فى اتجاهها. عند نصف المسافة هذه يدخل الترانزيستور فى التوصيل ليعود للوضع الأول .
من دوائر المقاومة و المكثف لو نذكر أننا استنتجنا قاعدة أن الشحن والتفريغ لنسبة محددة من البطارية لا يعتمد على قيمتها، و من هنا زمن النبضة يعتمد فقط على قيمتى المقاومة و المكثف .
بطريقة التغذية العكسية:
بتطبيق القواعد السابقة سنجد أن لدينا مكبرين متماثلين والرابط بينهما مرشح تمرير تردد عالى H.P.F.مكون من المقاومة والمكثف، إذن سيهتز عند كل الترددات البادئة من تردد القطع لهذا المرشح وهو 1/م س. أى نفس العلاقة ولكن التحليل أسرع و أيسر فى الفهم. ماذا يهمنا فى متى يشحن أو يفرغ، تأكدنا من التغذية، إذن سيهتز وحددنا التردد.
فلو جعلنا طاقم م س مختلف عن الآخر سيستجيب لكلا الطاقمين على التتابع و نحصل على نبضة لا يتساوى فيها عرض النبضة مع الزمن بين النبضتين. لأن كل منهما يخضع لطاقم م س مختلف.
التردد = 0.72 مقسومة على م × س
الآن نتحدث عن وحيد الاستقرار المرة القادمة إن شاء الله.

ماجد عباس محمد
07-27-2011, 09:47 PM
المذبذب وحيد الاستقرار Mono Stable multi-vibrator

كما سبق هذه هى الدائرة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1359&stc=1&d=1311792193
هذه الدائرة مزيج من الدائرتين السابقتين ولهذا يمكننا أن نأخذ شرح Q2 من ثنائى الاستقرار و Q1 من عديم الاستقرار.
المقاومة R1 كما سبق الشرح ستكفى لجعل الترانزيستور Q1 فى حال التشبع، أما Q2 فهو تابع لأنه يأخذ جهد قاعدته من مجمع Q1 ، ففى وضع الاستقرار حيث يكون المكثف مشحونا أو فارغا، فإن مجمع Q1 يحكم قاعدة Q2 بينما لا يؤثر Q2 على Q1 .
إذن وضع الاستقرار يفرض Q1 فى حال التشبع و Vc1 = صفر أو 0.2 إن شئت الدقة وهذا لا يكفى لجعل Q2 يدخل فى مرحلة التوصيل. إذن Q2 يكون فى حال القطع، و بالتالى VC2 = جهد البطارية مما يجعل المكثف مشحونا بالقيمة كاملة.
بإعطاء نبضة سالبة على قاعدة Q2 تخرجه من التشبع أو موجبة على قاعدة Q1 تدخله فى التوصيل، ستبدأ دورة التكبير المتبادل عملها فينتقل فجأة للحال المعاكس حيث Q1 فى حال القطع و Q2 فى حال التشبع والذى يجعل المكثف فى وضع مقلوب فارضا جهد سالب بقيمة البطارية على قاعدة الترانزيستور.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1359&stc=1&d=1311792193
الآن تفريغ شحنة المكثف نحو جهد البطارية معكوسا هو ما يبقى الدائرة فى الوضع الجديد حتى يصل إلى صفر تقريبا أو 0.5 فولت وهو حد الدخول فى التوصيل فيبدأ التكبير فى إعادة الأوضاع لوضع الاستقرار مرة أخرى.
تفريغ المكثف يبدأ بجهد البطارية محاولا للشحن بنفس القيمة معكوسة أى أن المدى ضعف جهد البطارية و فى المثال المبين عادة يكون مشحونا بقيمة +12 فولت و فى خلال النبضة يريد أن يصبح -12 فولت ولكنه يتوقف عند الصفر وكما شرحنا فى المقاومة والمكثف أيضا نجد أن الزمن هنا لا يعتمد على قيمة جهد البطارية.
زمن النبضة = 0.693×م×س حيث م هى R1 و س هو C1
الآن بطريقة التغذية العكسية:
لدينا مرحلتى تكبير والربط مختلف إذن كما سبق الشرح نتوقع استجابة لكل منهما
الكسب عالى و احد مراحل الربط بالجهد المستمر فنتوقع إما القطع أو التشبع، أما الربط الثانى فهو مرشح إمرار تردد عالى و عليه سيكون التردد من القطع فصاعدا أى نبضة مربعة تعتمد على هذا المرشح.
نتحدث المرة القادمة إن شاء الله عن مذبذبات الموجة ألجيبيه

ماجد عباس محمد
07-28-2011, 07:57 AM
مولدات الموجة ألجيبيه:
نفس القانون و تحقيق التغذية الخلفية بأى طريقة سيؤدى الغرض.
الشروط : كما سبق 1 - تغذية خلفية موجبة 2- الكسب × نسبة التغذية = 1 أو أكبر قليلا
للحصول على موجة جيبيه ، يجب أن يكون ألشرط الثانى وهو التغذية الخلفية × الكسب =1 يتحقق عند التردد المرغوب فقط و أن يقل عن ذلك عند باقى الترددات الغير مرغوبة.
ماذا يحدث لو تحققت عند أكثر من تردد؟
لو تحققت عند نطاق من الترددات، إذن لن يصبح المولد مستقرا و سيتأرجح تردده فى هذا النطاق. أما لو تحقق عند تردد و توافقياته سيولد موجة مشوهة أو يتحول إلى مذبذب متعدد كما سبق الشرح.

الآن لم يعد عمليا أن نشرح "كيف تبدأ الإشارة خطوة بخطوة" كما سبق فالأمر أصبح الآن أكثر وضوحا خاصة و أننا نستخدم عادة دائرة مكبر واحدة ، سيكون كسبها سالبا بمعنى أنها تعطى 180 درجة فرق وجه ، و عليه يجب أن توفر دائرة التغذية 180 درجة أخرى لتحقيق الشرط. وكما سبق القول المكبر هو مكبر، و دوما هناك ضوضاء لتكبر خلال التغذية و أيضا نبضة البدء السابق شرحها.
إن تسببت دائرة التغذية فى تقليل نسبة الإشارة عند التردد المعنى ، تعوض هذه النسبة بالكسب

مذبذب م س:

هذه دائرة مكبر باعث مشترك عادية و نريد إضافة 180 درجة لتحقيق الشرط ، دائرة مقاومة و مكثف مثالية تعطى 90 درجة ، إذن نظريا تكفى دائرتان لكن أين المثالية؟لأن لكى تعطى كل منها 90 درجة إذن المقاومة = صفر أو المكثف مالا نهاية
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1364&stc=1&d=1311828557

لهذا نستخدم ثلاث مراحل على الأقل ، تعمل كل دائرة "مقاومة - مكثف" على إزاحة الإشارة 60 درجة ليكون المجموع 180 درجة و لكنها ستعمل أيضا كمجزئ جهد ، فعند 60 درجة نجد أن التجزيء الكلى للمراحل الثلاث = 1 : 16 تقريبا و من ثم يجب أن يكون الكسب أكبر من 16 لهذا المكبر.
أيضا أكثر من ثلاث مراحل دائرة "مقاومة - مكثف" يمكن أن تعمل إلا أنه عمليا غير مجدى و قد تتحقق الشروط عند أكثر من تردد – كما أن كل مرحلة تضيف نسبة تجزئ مما يتطلب كسب أعلى.

التردد كما هو بالمعادلة فى الصورة و القيمة n هى عدد مراحل م س فى الدائرة وهى هنا ثلاث مراحل فتصبح جذر 6 أى 2.45 فيكون
التردد = 1 ÷ 15.4 م س
هناك دوائر أخرى سنتعرض لها إن شاء الله فى الدوائر المتكاملة.

نتحدث المرة القادمة إن شاء الله عن بعض مذبذبات التردد العالى

ماجد عباس محمد
07-28-2011, 10:42 PM
مذبذبات التردد العالى

مذبذب هارتلى:

كما سبق الشرح نحتاج إلى ملفين و مكثف لعمل هذا المذبذب ملف بين الدخول و المشرك والآخر بين الخروج والمشترك و المكثف بين الخرج والدخل والذى هو موجود بالفعل فى صورة سعة شاردة ، و هكذا يمكننا عمله بثلاث طرق كما علمنا باعث مشترك CE و قاعدة مشتركة CB و مجمع مشترك CC.

الباعث المشترك CE :

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1369&stc=1&d=1311881547

سنبدأ بالدائرة التقليدية للباعث المشترك ونضيف لها ملفين و مكثف فتصبح كما بالشكل1. و قد كان من الأجدر البدء بالدائرة التى انتهينا إليها فى دراستنا السابقة و لكن إمعانا فى التبسيط تركت باقى المكونات حتى ننتهى. طبعا لابد من البطارية أو التغذية. الآن لتحقيق التغذية العكسية الموجبة سنقرب الملفين أحدهما من الآخر كما بالشكل2، و لتسهيل الأمور نجعلهما ملف واحد له وصلة نسبية (لا أفضل استخدام وصلة نصفية فقد لا تكون فى المنتصف ولكن كلمة نسبية لتوحى أنها لأى نسبة أخرى)، هذه الوصلة توصل بالطرف الموجب.
المكثف المستخدم هو السعة الشاردة بين المجمع والقاعدة و هذا يشكل مشكلة من حيث أنه غير محدد القيمة وغير ثابت أيضا رغم أن صفحة البيانات تذكر له قيمة لكن هى تقريبية أو قيمة عظمى وليست دقيقة و أخيرا غير قابلة للضبط لتحديد التردد. لذا وجب "غمرة" بمكثف آخر معلوم السعة وغالبا ما يكون مكثف ضبط.
طبعا دخول الموجب على القاعدة مباشرة يسبب تشبع الترانزيستور لذا من الأفضل عزل القاعدة عن الملف بمكثف آخر و تغذيتها بالمقاومتين التقليديتين فتصبح الدائرة النهائية هكذا.
طبعا مقاومة الباعث لتحقيق الاستقرار والمكثف المرافق لها.
نلاحظ أيضا أن التغذية هنا +12 فولت تدخل من خلال المرشح السابق ذكره لفك الارتباط وهو مقاومة 330 أوم مع مكثف 0.1 مايكرو.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1370&stc=1&d=1311881632

المجمع المشترك / تابع المهبط Emitter Follower
لو نقلنا الملف من دائرة المجمع C إلى دائرة الباعث E سيصبح لدينا دائرة مجمع مشترك.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1371&stc=1&d=1311881771
ولكنك قلت أن شرط الاهتزاز Aβ = 1 و الكسب هنا أقل من 1!!
لهذا سنعوض الكسب بنسبة التحويل فى الملف فهو يعمل كمحول و نسبته من 2:1 إلى 5:1 لتعويض الفقد فى تابع الباعث.
يمكننا أن نأخذ الخرج من على الباعث E، ولكن البعض لا يحبذ ذلك لأنه متصل مباشرة بدائرة الرنين و من شأنه أن يؤثر على التردد. لحل هذه المشكلة نضع على المجمع C حملا مثل مقاومة أو ملف كما هو مبين بلون مختلف للتأكيد على أنه ليس ضروريا لعمل المهتز ولكنه تحسين فى الدائرة.
هذه الدائرة تستخدم كثيرا لثباتها لبعدها عن تأثير السعة بين المجمع والقاعدة CCB.

القاعدة المشتركة CB
يمكننا أيضا تكوين مذبذب هارتلى بجعل القاعدة مشتركة ووضع ملف فى الدخول (باعث) E وآخر فى الخرج (مجمع) C والربط بمكثف بينهما والذى يمكن أن يكون السعة الشاردة.
طبعا لتحقيق التغذية العكسية سيكون الملفين على مشكل واحد لنقل نسبة من الخرج على المجمع للدخل على الباعث. هنا أضيف للباعث مقاومة و مكثف يمكن إدخال إشارة الصوت كما بالرسم لعمل تضمين ترددى عن طريق تغيير انحياز القاعدة و من ثم قيمة السعة فى القاعدة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1372&stc=1&d=1311881874
هذه الدائرة شهيرة فى دائرة الميكروفون اللاسلكى على موجة FM . نلاحظ أن الدوائر السابقة استخدمت ملف واحد ذو وصلة نسبية أو متوسطة و هذا يسهل حساب التردد كما بالصورة حيث ل حث الملف الكلى، س سعة المكثف الموضوع على التوازى مع هذا الملف

مذبذب كولبتز المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
07-29-2011, 10:58 AM
مذبذب كولبتز:

مذبذب كولبتز كما قلنا فى التغذية العكسية يستخدم مكثفين و ملف.
هكذا ستكون دائرة كولبتز حسب التعريف، ولكن أين البطارية؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1384&stc=1&d=1311926063
حسنا ليس لها سوى مكانين. كما باللون الأحمر بين المجمع C و المكثف وهذا لا يصلح لأن المكثف سيمنع مرور التيار.
حسنا إذن كما باللون الأخضر!!
و من أين ستأخذ الخرج؟؟ لاحظ أن البطارية كما ذكرنا فى أول السلسلة مصدر جهد ثابت أى أنها تكون قصر من جهة المقاومة أو المعاوقة.
لكن أنا عملت دائرة كهذه و أعطت خرج!!!!
كانت البطارية 9 فولت أليس كذلك؟؟ - و ما دخل جهد البطارية فى ذلك؟!!
هذا تغاضى أو تجاوز شائع لا يلحظه الغالبية و لكن المفاجئ أنه عند وضع هذه الدائرة على محاكى، لا تعمل.
البطارية 9 فولت لا تعطى تيار كبير لذلك فلها مقاومة داخلية عالية نوعا ما وهذه المقاومة هى التى يظهر عليها الخرج ولكن لو وضعت الدائرة على محاكى، سيفترض أن البطارية مثالية و يضع قصرا بين المجمع والباعث CE فى الدائرة المكافئة لحساب الخرج. ولهذا لا تعمل. أيضا لو استبدلت البطارية بأى مصدر 9 فولت أفضل.
حسنا سنضع مقاومة صغيرة أو ملف خانق لنأخذ الخرج من المجمع C.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1385&stc=1&d=1311926130
لا تنسى أن هذا الجهد المستمر سيكون على القاعدة أيضا لأن الملف يعتبر من جهة الجهد المستمر قصر.
لهذا نحتاج مكثف "ربط" بين القاعدة والملف.
لكن هذا سيقطع تغذية القاعدة كليا، بسيطة – نعتمد دائرة باعث مشترك تقليدية ونضيف لها الرنين.
نفس قانون التردد حيث C1,C2 على التوالى وهذا صحيح من وجهة نظر الملف الذى سيهتز.
المكثف C هو الربط و يكون 10 أمثال C1,C2 على الأقل حتى لا يدخل فى الحساب.

الملف Choke هو الملف الخانق والذى يمكن استبداله بمقاومة وقيمته كبيرة فهو فقط لإمرار التيار المستمر و يعوق التردد. مقاومة الباعث E و المكثف سبق شرحهم و يفضل طبعا استخدام مكثف يناسب التردد ولا يكون كيماوى كما بالرسم إلا للترددات المنخفضة فقط.

يمكن أيضا عمل المذبذب بطريقة مختلفة حيث تكون التغذية العكسية من خلال مجزئ جهد من C1,C2 كما بالرسم كما بالشكل الأيمن و بتذكر الحوار السابق حول التغذية تكون الدائرة النهائية كما بالشكل الأيسر هكذا.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1386&stc=1&d=1311926197
نلاحظ هنا أن مقاومتى انحياز القاعدة Bias استبدلا بمقاومة واحدة لتبسيط الرسم وهو صحيح لكن لا يمنع ذلك من استخدام الأسلوب التقليدى بمقاومتين.
أيضا نلاحظ أن مقاومة الباعث أصبحت بدون مكثف لكى نأخذ الخرج منها عبر C1,C2 والملف لتغذية القاعدة لتحقيق التغذية العكسية المطلوبة للتكبير.

معاوقة C2 إلى C1 نفس نسبة الملفات فى مذبذب هارتلى أى 1:3 إلى 1:5 وهذا يجعل سعة C2 من 3 إلى 5 مرات مثل C1 .
المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مذبذبات أخرى

ماجد عباس محمد
07-29-2011, 07:34 PM
مذبذبات أخرى للتردد العالى

يمكننا أن نطبق القاعدة ببساطة و بدون أى وضع خاص فنحصل على أقدم شكل من المذبذبات والمعروف باسم مذبذب أرمسترونج وهو ببساطة أن نضع دائرة رنين فى دخول مكبر و نغذيها من خرجه بحيث نحقق الشرط.


http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1389&stc=1&d=1311957132
هنا سنجد الدائرة محققة ببساطة من خلال الملف L1C1 كدائرة رنين و تأخذ تغذية عكسية من خلال L2 فى دائرة المجمع.
يجب أن يكون الترانزيستور عاملا لهذا نستخدم المقاومة R1 لإعطاء انحياز للقاعدة كما يمكن استخدام R2C2 فى دائرة الباعث لزيادة الاستقرار.
الملف L1 سيسبب قصر بين القاعدة والأرضى على الجهد المستمر و من ثم لا يتمكن تيار الانحياز من تشغيل القاعدة و الترانزيستور، لهذا يستخدم مكثف ربط Cc لمنع التغذية المستمرة للقاعدة من هذا الأثر.
لتحقيق الكسب الكافى مع التغذية المناسبة يجب التحكم فى أى منهما.
يمكن التحكم فى الكسب عن طريق التلاعب فى قيمة المقاومة R2. ولكن هذه المقاومة لازمة للاستقرار! لهذا نستبدل المقاومة بأخرى متغيرة و نضع المكثف C2 على الطرف المنزلق كما سبق الشرح فى دوائر الترانزيستور السابقة و تكون المقاومة ثابتة للتيار المستمر لتحقيق الاتزان و المكافئ للمتردد يمكن ضبطه بموضع المكثف.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1390&stc=1&d=1311957168
الحل الثانى هو التحكم فى التغذية و ذلك باستخدام خاصية أن الملفين L1,L2 يجب لفهما على نفس القالب أو الأنبوب العازل نفسه، يمكن وضع قلب فيرايت يناسب التردد المستخدم و بتحريكه للداخل أو الخارج يمكن التحكم فى نسبة الترابط بين الملفين و بالتالى نسبة التغذية العكسية الموجبة.

ماجد عباس محمد
07-30-2011, 08:48 AM
مذبذب البلورة:
هيه قلت أن المذبذب فى التردد العالى إما كولبتز أو هارتلى ، ولكن هناك مذبذب كريستال أيضا !!
معك حق و لكن ما هى الكريستال أولا ؟
شريحة من الكوارتز رقيقة جدا بحيث تهتز عند التردد المرغوب !
تهتز؟ مذبذب إلكترونى – تهتز ؟
ببساطة ، خواص كريستال الكوارتز أنها تلتوى أو تتمدد بتعرضها لجهد كهربى و العكس صحيح و كانت تصنع منها ميكروفونات الكريستال و رأس لاقط الأسطوانات القديمة وهذه خاصية تسمى الكهرو ضغطية أو Piezoelectric هذا الرابط يوضحها بالرسوم المتحركة رجاء مشاهدتها
http://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectric

كما أن مشاهدة باقى الصفحة تعرض صور الكريستال و أيضا بعض السماعات و التى تسمى Buzzer و كلها من هذه البلورات والتىمن الطبيعى أن يكون لها رنين.
تتميز الكريستال بدقة عالية حيث تصل ببساطة إلى 50 جزء فى المليون أى بقيمة خطأ 50 ذبذبة لكل ميجا هرتز ويكفى أن تتذكر دقة الساعات الرقمية لتشعر بهذا.
تنقسم الكريستال إلى نوعين رئيسيين، كريستال بدون مهتز و تسمى "كريستال" و كريستال بالمهتز و تسمى مذبذب كريستال Crystal Oscillator.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1393&stc=1&d=1312004661

الأولى عبارة عن البلورة فى غلاف واقى و لها طرفى توصيل، مثل الشكل رقم 3 أما الشكل 1،2 فهما تثبيت سطحى. عادة ما يكون لها طرفى توصيل فقط لكن أحيانا ما يضاف طرف ثالث متصل بالغلاف المعدنى يوصل بالأرضى كعازل للموجات الكهربية Electrostatic shield .
مذبذب الكريستال شكل 4 يكون فى غلاف أكبر وله 4 أطراف ، 2 للتغذية و غالبا ما تكون 5 فولت و طرفى خرج، ولا يخفى أن الأرضى هنا سيكون مشترك أى أرضى التغذية و أرضى الخرج ولكن يفضل دوما توصيلهما توصيلا مستقلا حتى لا يتشارك "مسار رجوع" التردد مع "مسار رجوع" التغذية والذى بدوره سيغذى مراحل أخرى فى الدائرة.

العنصر الأساسى الذى يقلل من دقة هذه البلورات، كأى شيئا ميكانيكيا، هو الحرارة حيث بتمدده و انكماشه يتغير التردد. لهذا وضعت وحدات منها داخل غرفة صغيرة مثبتة درجة حرارتها و تسمى "فرن" و تسمى الكريستال ذات الفرن الحرارى Oven controlled Crystals شكل رقم 5 وتصل دقتها إلى 50 جزء فى البليون أى أفضل ألف مرة من سابقتها. الرابط التالى لصفحة بيانات واحدة من هذه البلورات.
http://www.abracon.com/Precisiontiming/AOCJY.pdf
الرسم التالى يبين الدائرة المكافئة للبلورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1394&stc=1&d=1312004727



والرسم التالى لمنحنى الاستجابة


http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1395&stc=1&d=1312004774

نلاحظ هنا شيئان هامان جدا
1- لا يوجد مسار للتيار المستمر خلالها – دائما تجد مكثف فى المسار وهنا تستنتج أن الكريستال لن تحل محل دائرة الرنين و لكنها تقوم بعملها بصورة أفضل و أكثر ثباتا، لذلك إن أردت أن تستبدل دائرة الرنين بالبلورة – لا تنسى توفير المسار للتيار عند الحاجة.
2- تحتوى على دائرتى رنين – الأولى توالى (L1,C1 ) و الثانية توازى ( L1,CO )

من هذا الرسم نستنتج أن لها ترددى رنين متقاربين و لكن لحسن الحظ ، أحدهما حثى و الآخر سعوى لذلك لا تعمل إلا على تردد واحد فقط ، لهذا تصلح أن تكون فى مذبذب هارتلى أو كولبتز !
مهلا ، لو راجعنا المنحنى السابق نجد أحدها فى جانب و الآخر فى جانب آخر لذلك تحدد البلورة أنها أنسب لأى تطبيق من الاثنين
فى حال مذبذب هارتلى ، ستكون البلورة أحد الحثين (الملفين) فى الدخول أو الخروج و يعتمد على السعة الداخلية أو مكثف صغير يضاف.

أما فى حال مذبذب كولبتز ، ستكون البلورة هى الحث (الملف) الذى يربط بين الخرج والدخل و يحتاج لمكثفين واحد فى الدخول و الآخر فى الخروج ، و نظرا لأن معاوقة البلورة تسقط فجأة عند الرنين فتسمى "اختراق" و يسمى المذبذب أيضا Pierce oscillator
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1396&stc=1&d=1312004837

أظن هذا الرسم شهير جدا فى دوائر المايكرو بروسيسور و الميكرو كونتروللر.
لا نستطيع الحصول على الترددات العالية جدا لكن هناك كريستال و مذبذب كريستال
الفرق أن الأخير يشمل دائرة المذبذب و قد تحتوى مضاعف للتردد للحصول على الترددات العالية المرغوبة

نتحدث المرة القادمة إن شاء الله عن التزامن فى المذبذبات

ماجد عباس محمد
07-30-2011, 09:16 PM
التزامن فى المذبذبات و قسمة الترددات Synchronization and frequency division

لا يمكن أن نصنع مذبذبين لهما نفس التردد مهما توخينا من الدقة. أفضل أنواع الكريستالات تعطى خطأ حوالى واحد فى المليون وهى مكلفة. المشكلة أن هذه الذبذبة فى المليون، تراكمية أى كل مليون ذبذبة يضاف للخطأ ذبذبة أخرى، هل هناك حل؟
قد يكون التطبيق أصلا لا يستدعى هذه الدقة العالية ، فقط نريد التطابق. فمثلا فى نقل صورة التليفزيون، لا يهم أن يكون التردد الأفقى 15625 ذ/ث، لو زاد لحظيا بمقدار +/- 10% قد لا يشعر بها المشاهد إطلاقا ولكن لو لم يتطابق التلفاز مع تغير تردد المرسل ستتمزق الصورة وترى خطوط أفقية أو انزلاق للصورة رأسيا.

هناك خاصية طبيعية تسمى انطباق Locking وهى لو وضعنا مثلا ساعتين ميكانيكيتين تردد البندول لكل منهما قريب من الأخرى على حائط صلب مشترك، فإن إحداهما ستتبع الأخرى فى تطابق دقيق، و غالبا الأكثر قابلية للتغيير تتبع الأخرى (من حيث كتلة البندول و قوة الزنبرك الخ)
لو لدينا مذبذبين ثم أخدنا عينة من إشارة أحدهما و قمنا بتكبيرها و تغذيتها، فهذا يحقق نفس المهمة وهو ما يسمى فى التلفاز نبضات التزامن وهى المسئولة عن ضبط لحظة البدء فى كل أجهزة الاستقبال على مذبذب محطة الإرسال، ولو نقلت لمحطة أخرى، سيتزامن فى بضع ذبذبات مع المحطة الجديدة.
فى النظام NTSC لنقل الصور الملونة، تعدل إشارة اللون تعديل وجه أى أن تغير بضع درجات يسبب تغير اللون وهو محسوس جدا فى لون البشرة. و رغم استخدام مذبذب كريستال 3.58 ميجا إلا أنه غير كافى لذا ترسل عينة من المرسل فى نهاية كل سطر تكبر و تفرض على مذبذب التلفاز ليحافظ على دقة اللون.

هناك استخدام آخر للتزامن وهو الحصول على تردد مخالف للتردد الأصلى لكن متابع له مثلا لدينا تردد 10 ميجا و نريد تردد 20 ميجا أو 1 ميجا – لا يهم عن كان أكبر أو اقل ولكن التردد الجديد يتابع التردد الأصلى بالزيادة والنقصان وهذا مفيد فى دوائر FM حينما لا يسهل تغيير تردد الموجة الحاملة مباشرة، نولد تردد أقل و نعدله تردديا ثم توليد تردد المذبذب وهناك عديد من التطبيقات الأخرى. يمكن ذلك أيضا باستخدام التزامن لجعل أحد الترددين يتابع الآخر


نتحدث المرة القادمة إن شاء الله عن بعض طرق التوصيل التى تحدثنا عنها عرضا مثل دارلنجتون ودوائر الخرج

ماجد عباس محمد
07-31-2011, 09:11 AM
التوصيل بطريقة دارلنجتون
ذكرنا قبل ذلك لزيادة معاوقة الدخول نستخدم طريقة دارلنجتون ! ما هى؟
ابتكر العالم سيدنى دارلنجتون هذه الطريقة لتكبير المعامل β بضربه فى β لترانزيستور آخر قد يكون من نفس الرقم أو رقم مختلف.
هذه الطريقة ناجحة و أدت لزيادة معاوقة الدخول بشكل ملموس كما أنها حل مثالى لحل مشكلة تيار الحمل حينما يحتاج الحمل لتيار كبير
عادة تكون ترانزستورات ذات الأمبير العالى ذات β منخفضة و خاصة إذا كان الجهد عالى فمثلا الترانزستورات التى كانت تستخدم كمكبر أفقى فى التليفزيون كانت ذات β من 2 إلى 6 لكونها 600 إلى 900 فولت وهنا طبعا تمثل هذه الطريقة حلا مناسبا .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1402&stc=1&d=1312092599
تعانى هذه الطريقة من عيب خطير جدا وهو أن كل تيار خارج من الباعث للأول يكبر بواسطة الثانى الذى لا يميز بين كونه تيارا مطلوبا أو تيار تسريب من خامة الترانزيستور
لحل هذه المشكلة توصل مقاومة كما بالشكلين 2 ، 3 لإيجاد مسار لهذه التيارات خارج قاعدة الترانزيستور التالى وهى تبنى على أساس أن تيار التسريب × المقاومة أقل من أدنى قيمة تصلها وصلة القاعدة-باعث للترانزيستور الثانى وعادة تكون حول 100-120 Ω
تصلح هذه الطريقة لأن تكون مغذية خطوط Line Driver لكونها ذات معاوقة خرج قليلة و معاوقة دخل عالية

تستخدم هذه الطريقة للتكبير من التيار المستمر و حتى الميكرو ويف و ليس بالضرورة أن تكون لزيادة معاوقة الدخول فمثلا الترانزستورات MAR-1 إلى MAR-8 كلها مكبرات من تيار مستمر وحتى جيجا هيرتز و معاوقة الدخول و الخروج 50Ω وهى ببساطة أيضا دارلنجتون.
أرجو ألا ننسى وحدات الدارلنجتون و الوحدات التالية ، فكلها قوالب بناء فى الدوائر المتكاملة سنقول هذا دارلنجتون وهذا كذا لذا أرجو التذكر أو العودة لمراجعتها عند اللزوم
وحدات تكبير القدرة العالية مثل التى تعطى 50 أمبير ، 100 أو 200 كثيرا ما تستخدم دارلنجتون للوصل لتيار دخول ذو قيم قليلة تسهل استخدامها مثل وحدات الأنفيرتر التى تستخدم كمغيرات تردد وقد رأيت ثلاث مراحل دارلنجتون لكل ترانزيستور. لكن لا تزيد عن أربع مراحل حيث سيكبر تيار التسريب لأول ترانزيستور فى الوحدات اللاحقة فلو لدينا 6 ترانزيستور كل منهم β=100 فإن تيار التسريب للأول سيكبر 100000000 مرة بالثانى والثالث والرابع والخامس قبل وصوله للأخير. فى أحد المنتديات وضع أحدهم 8 دارلنجتون و يسأل لماذا لا تعمل، والسبب الآن واضح.

لا يشترط أن يكون الترانزيستورين من نفس النوع بل يمكن كما سنرى لاحقا أن يكون الأول موجب PNP و الثانى سالب NPN كما يمكن أن يكون الأول FET,MOSFET والثانى NPN كما سنرى فى مكبر العمليات ولكن الثانى دوما من نوع ثنائى القطبية Bi-Polar Transistor و فى حالة ترانزستورات القدرة فعندما يوصل الأول MOSFET والثانى NPN أوPNP يسمى عادة IGBT اختصار Insulated Gate Bipolar Transistor و فى التصميم يكون التعامل مع البوابة Gate مثل الموسفت بينما الخرج Collector/Emitter فكالترانزيستور العادى - نحن لم نقدم شيء جديد هنا.

هذه الطريقة "دارلنجتون"جيدة لتكبير القدرة باستخدام دائرة الباعث المشترك أو المجمع المشترك (تابع مهبط) Emitter Follower و لكن كفاءتها قليلة لا تتعدى 30% والسبب أن هناك تيار مقداره نصف التيار الأقصى مستهلك بصفة مستديمة و يزيد للقيمة القصوى وينقص للصفر مع الإشارة ، لذا ابتكرت طريقة المحول منذ أيام الصمامات الإلكترونية لربط وحدتين معا لتكبير الإشارة وهى موضوع المرة القادمة إن شاء الله .

ماجد عباس محمد
07-31-2011, 08:00 PM
مرحلة خرج واحدة غالبا ما لا تفى بالغرض فإن لم يكن من حيث القدرة فيكون من حيث جودة الإشارة الناتجة.
لا نستطيع أن نضع مكبرين على التوازى و السبب أننا لا نستطيع أن نجد قطعتين متماثلتين و لهذا سيكون جهد إحداها أعلى من الأخرى فتحمل هذه على تلك مسببة مشاكل لا حصر لها خاصة عند بدء تشغيل الجهاز حيث تكون استجابة المكبرات غير متوقعة و عفوية ، كل مرة قد تختلف عن سابقتها . لذلك استخدم المحول لجمع الدوائر معا كالدائرة التالية
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1408&stc=1&d=1312131508

من الدائرة نرى عدة ميزات
1- تيار المجمع للترانزستورين يسير داخل المحول عكس بعضهما ولذلك يلغى المجال المغناطيسى لأحدهما الآخر فيقلل احتمال حدوث تشبع للحديد و بالتالى تشويه الخرج.
2- أنه لا جدوى من جعل الإشارة على القاعدتين متماثلتين لنفس السبب المذكور فى بند1 لذلك نجعل أحدهما عكس الآخر فى الوجه لذلك ، عندما يزيد التيار فى أحدهما يقل فى الآخر كما لو أن أحدهما يدفع التيار للمحول والآخر يجذبه منه فسميت دائرة الدفع و الجذب Push - Pull.
3- التشويه الناتج من عدم خطية المكبرات (الترانزيستور) كما ذكرنا سابقابتحليل فورير لها نجد أن المركبات الزوجية (2× ،4× الخ) تلغى بعضها داخل المحول فهى مثل التيار المستمر ، وهى النسبة الأكبر فى التشويه لذلك فهذه الدائرة جيدة
لكنها لا تخلو من العيوب أيضا فهى
1- وجود المحول يشكل عبئ على الدائرة من حيث كونه حمل حثى و بدون الاحتياطات الكافية فان انقطاع سلك الحمل يتسبب فى توليد جهد عالى من المحول يدمر وحدتى الترانزيستور (أو الصمامات سابقا)
2- المحولات بطبيعتها تعانى من اعتمادها على التردد و ما يناسب 20 ذ/ث (أول النطاق السمعى) لا يناسب 200 ذ/ث و بالتالى 2000 أو 20000ذ/ث (أخر النطاق السمعى)
3- فى القدرات الكبيرة تشكل المحولات وزنا كبيرا سواء وحدات التغذية أو وحدة الخرج هذه

لحسن الحظ فى دوائر الترانزيستور أمكن عمل نفس الدائرة بأسلوب أخر وهو تحقيق الاختلاف باستخدام ترانزستورات مختلفة فيوجد س م س ، م س م PNP,NPN وهو ما لم يكن يتاح سابقا بالصمامات لذلك يمكن عملها هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1409&stc=1&d=1312131545

ولكن كثير من المكبرات تحتوى محول خرج !!
هذا صحيح و لكن ليس للاستخدام العادى ، فلو ستغذى سماعات فى جوار المكبر و لن تحتاج كابلات طويلة ، فلن تحتاج هذا المحول إنما تخيل معى هذه الحالة
لدينا مكبر يعطى 100 وات عند 4 Ω و مبنى (موقع عمل – سوبر ماركت – محطة سفر – الخ ) ، و نريد أن نوزع الصوت عليها – ماذا نفعل ؟ سماعة واحدة لا تصلح فالقريب لا يستطيع البقاء من شدة الصوت و البعيد بالكاد يسمع كما أنه لا يتيح لنا التقسيم لمناطق لنتمكن من إذاعة تعليمات لمنطقة دون الأخرى
إذن نستخدم سماعات سقف ! - صح و غلط
كيف؟
السماعات إما 4 أو 8 أوم ماذا نستخدم و كيف نوصلها للحصول على 4 Ω ؟
لا تقل التوصيل على التوالى والتوازى فلن تحقق كل الحالات لأى عدد من السماعات – و الأسوأ ؟ كيف تقسمها مناطق غير متساوية فى عدد السماعات؟
أيضا نحتاج سلك يتحمل 5 أمبير ليتحمل هذه القدرة وهو مكلف فى المسافات الطويلة
مشكلة يصعب جدا حلها ، لذلك ابتدعت طريقة وهى وضع محول على خرج المكبر يرفع الفولت إلى 70 فولت و فى أنظمة 100 فولت فيقل التيار و بالتالى يقل قطر السلك فيسهل السير لمسافات كبيرة.
لو وضعنا السماعة عليه هكذا ستحترق ، لذا كل سماعة لها محول صغير 2 وات (أو حسب قدرة السماعة) يحول لها من 70 فولت أو 100 إلى ما يناسبها و بذلك يمكنك استخدام مفتاح ضبط مستوى الصوت لكل غرفة الخ
إذن هى لجمع الخرج من وحدتين!؟
ليس فقط بل تحسين كفاءة الأداء أيضا
هناك طراز أ المسمى Class A amplifier وهىكالنظام السابق حيث كل قطعة عليها نصف التغذية و يمر بها نصف التيار الأقصى وهى لا تزيد من كفاءة الدائرة
هناك طراز ب المسمى Class B amplifier وهىكالنظام السابق و لكن القطعتين فى حال القطع ، و كل واحدة عليها تكبير نصف موجة و ترتاح النصف الآخر وهذا يمكنها بالطبع من إعطاء طاقة أكبر لكل واحدة كما أنها تزيد من كفاءة الدائرة لأنه لا يوجد تيار مفقود أثناء عند عدم وجود إشارة No Signal وتصل الكفاءة حتى 50 % أو أكثر
هناك طراز أ- ب المسمى Class AB amplifier وهىكالنظام B السابق إلا أن الخوف من وجود منطقة "ميتة" حيث يكون كلا الترانزيستورين مقفل مما يزيد التشويه لذا تعطى القطعتان انحياز طفيف نحو التوصيل لتجنب ذلك و هى بين الاثنتين
هناك طراز ج المسمى Class C amplifier وفيهاتكون القطعتان فى حال القطع العميق و يكون التوصيل فقط عند أطراف الموجة – أى جزء بسيط من الموجة و كما هو واضح تسبب تشويه عالى جدا لذلك لا تصلح إلا فى مكبرات التردد العالى حيث توجد دوائر رنين تحدد شكل الموجة و المطلوب شحن الطاقة فى اللحظات المناسبة فقط و دائرة الرنين توزعها على باقى الذبذبة – الكفاءة تصل 80% لذا دفع هذا التحسن فى الكفاءة إلى تبنى نفس الفكرة فى عمل Switching Amplifier يستطيع أن تعمل بهذه الكفاءة و أعلى فى مكبرات الترددات المنخفضة
السبب فى تحسن الأداء هو الجهد × التيار = الطاقة و الطاقة التى لا يستهلكها الحمل تفقد فى الترانزيستور
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1410&stc=1&d=1312131587

فلو كنت تجرى بسرعة فلك طاقة فإن صدمت شيئا ما إن كان مرنا و يمتص الطاقة لن تشعر بالألم لكن لو لم يمتص الطاقة !!!
فى المكبر Switching Amplifier تكون الإشارة أقرب ما تكون لنبضة مربعة وهى أقل الأشكال فقدا للطاقة لأن الحالة المثالية لها كما يلى
توصيل : تيار مع جهد على الترانزيستور = صفر و المحصلة = تيار × صفر = صفر
قطع : جهد التغذية مع تيار = صفر و المحصلة = جهد × صفر = صفر
والفقد فقط نتيجة أن الترانزيستور ليس مثاليا
المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن جمع الدائرتين معا - دارلنجتون مع دفع وجذب

ماجد عباس محمد
08-02-2011, 09:42 AM
لو نظرنا للدائرة السابقة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1409&stc=1&d=1312131545

لوجدنا زوج من الترانزستورات متماثلين لكنهما معكوسين ، كيف هذا؟
هذا ما يسمى Complementary Pair أو الزوج المتكامل حيث يصنعان من نفس القوالب التى تشكل طبقاته و بنفس التركيز من الشوائب و كل شىء حتى تكون استجابتهما أقرب ما يمكن لبعض حتى لا يتسببا فى تشويه الإشارة أو يحمل أحدهما على الآخر ولذا يذكر ذلك فى صحيفة بياناتData Sheet كل منها و فى الواقع هناك صحيفة واحدة لهما مع ذكر رقم كذا NPN و رقم كذا PNP
مثال : أرجو تحميل البيانات الخاصة بالترانزيستور 2N3055
http://www.datasheet4u.com/html/2/N/3/2N3055_MotorolaInc.pdf.html
قد نجد زوج كهذا عند التيار المطلوب ، وقد لا نجد – فقط NPN
لماذا ؟
تشكيل NPN اسهل من PNPحيث الحركةفى الأول للإلكترونات بينما للأخر الفجوات أيضا الأولى أسرع و ذات نطاق ترددى أعلى من الثانية لذا يجب تعويض هذا مما يجعل الأمور ليست بهذه البساطة – لماذا؟
انظر للرسم التالى و احكم أيها أسرع فى العبور ، "بلية" تقفز أم نحرك كل "بلية" بدورها حتى تتحرك الفجوة ؟

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1223&d=1309881180

لذلك قد لا تتجاوب الترانزستورات ذات القدرة العالية حيث قطع السيليكون تناسب الأمبير المار لذلك يفضل أن نضع الزوج المتكامل عند مستوى أقل من الأمبير و نستخدم دارلنجتون مع الترانزيستور ذو الأمبير المناسب
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1417&stc=1&d=1312267301

هيه ما هذه الدايودات فى الدائرة؟
نراجع معا مسار الجهد من قاعدة ترانزيستور Q1 وحتى الأرضى
أولا نجد جهد قاعدة – باعث للترانزيستور Q1 ، ثم جهد قاعدة – باعث للترانزيستور Q3 ، جهد قاعدة – باعث للترانزيستور Q2 و كل منها مساوى لجهد ثنائى سيليكون عادى لذا للحفاظ على حد القطع وجب وضع جهد انحياز مساوى 3 × 0.6 حسنا كيف نحقق ذلك
ارخص حل نحسب التيار و نضيف مقاومة تعطى الجهد
أسهل حل نضع زينر = 1.8 فولت
و لكن ماذا بعد دقيقتين من التشغيل و انخفاض جهد القاعدة – باعث إلى 0.55 فولت بتأثير الحرارة؟ هل تذكر تجربة الثنائيات ؟
إذن لن تجدى طريقة من الطرق السابقة ولذا بوضع هذه الثنائيات و ربطها ميكانيكيا بالمبرد الخاص بترانزيستورات القدرة نضمن أن تتطابق هذه الجهود لأبعد حد لأنها تسخن وتبرد معا
هذه الطريقة تسمى شبه مكمل أو quasi-Complimentary

الآن تحدثنا عن دائرة الدفع و الجذب وكيف تحقق جودة الأداء ، هل هناك تعديلات أخرى منها ؟
ماذا لو كانت السرعة هى الأهم بصرف النظر عن جودة الأداء
كيف السرعة تكون أهم؟
مثلا فى دوائر المنطق ، لا يهم إلا الصفر و أعلى جهد و ما بينهما لا يجب البقاء عنده
لهذا الغرض صنعت دائرة القطب الجامع Totem Pole حيث حذفت الدوائر التى تحسن الخطية و استبقيت ما تؤكد الأداء الأمثلوهو يحاول ألا يجعل الترانزيستورين موصلين معا أثناء الانتقال من مستوى لآخر
سنتحدث عنه بالتفصيل إن شاء اللهفى شرح دوائر TTL
المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن أنواع أخرى من الترانزستورات

ماجد عباس محمد
08-03-2011, 12:33 AM
FET MOSFET
من المفارقات التاريخية أن علماء شركة بل فى أواخر الأربعينيات كانوا يبحثوا عن بدائل للصمامات الإلكترونية ذات مقاومة الدخول العالية جدا و أنها تعمل بالجهد المتغير وليس التيار مما يسهل عمل المكبرات و خلافه لكن ما تمكنوا من عمله كان الترانزيستور . بعد أعوام أخرى من الأبحاث تمكنوا من تحقيق نجاح فى عمل ترانزيستور تأثير المجال Field Effect Transistor FET والسبب أنه يحتاج لدقة أعلى فى التصنيع و التحكم فى المساحات و الشوائب
تركيبه ببساطة عبارة عن شريحة صغيرة أو بلورة من نوع ما وليكن سالب س N و فى منتصفها حزام أو حلقة أو مساحة من النوع المخالف أى P أو موجب م ، طبعا الشكل يعتمد على أسلوب التقنية المستخدمة فللدوائر المتكاملة نتكلم عن شرائح و الأسلوب القديم فهو بلورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1419&stc=1&d=1312320718
هذا يشكل ثنائى ولكن بشكل غير المعتاد كما أن له ثلاث أطراف بدلا من اثنين ، طرفان للبلورة و الثالث للحزام
بالطبع يمكننا توصيله توصيلا أماميا و يكون موصلا – ولكن لن يجدى ذلك شيئا
ماذا لو وصلنا الثنائى توصيلا عكسيا ؟
سيتكون جهد الحاجز و الذى يكون منطقة على كل جانب لا يمر فيها التيار ، هذا – لا شك – سيقلل من مساحة مقطع الشريحة الأصلية المسموح بمرور التيار بها ، و بالتالى تزداد المقاومة بين أطراف البلورة.
إذن يمكننا أن نتحكم فى التيار المار من خلال تغيير المقاومة و بالتالى هذا الطرف نسميه بوابة Gate و الطرفان الآخران مصدر Source و مخرج Drain
لاحظنا طبعا أن التحكم من خلال ثنائى معكوس وهو يحقق مقاومة دخول عالية .
لماذا سمى هذا مصدر Source والآخر مخرج Drain – نفس الأسباب إلا أن هنا فارق كبير
فى الترانزيستور كان يجب أن يكون هناك تغيير فى نسبة الشوائب و شكل المجمع لتحصيل أكبر قدر من الإلكترونات لدرجة أن رقم واحد فقط صنع بإمكانية تبديل الباعث Emitter مع Collector المجمع ولم يدم طويلا حيث قيمة الكسب β كانت قليلة جدا.
هنا فى FET المسألة تغيير مقاومة ولا فارق تقريبا بينهما لدرجة أنه كثيرا ما يستخدم كمقاومة متغيرة بتغير جهد القاعدة
رمز الترانزيستور FET كما بالرسم و إذا كانت الشريحة الأساسية من النوع السالب N فإن الترانزيستور يسمى N-Type و يكون السهم على القاعدة متجها نحو الشريحة N-Type أما إن كانت موجب P فيسمى P-Type والسهم للخارج، أى أن السهم يشير إلى حيث يكون N – كما أنه ليس فى وسط القاعدة بل جهة المنبع Source
لنزيد مقاومة الدخول (القاعدة) هناك حيلة صغيرة يمكننا أن نقوم بها
ماذا لو جعلنا السطح عازلا ثم و ضعنا عليه طبقة موصلة أخرى؟ بالتأكيد بالتأثير السعوى سيظل يعمل بنفس الطريقة – إذ لو كانت نفس الشريحة السابقة N-Type ،فإن وضع جهد على القاعدة سيجذب شحنات مخالفة على الجانب الآخر من الطبقة العازلة و جذب شحنات موجبة سيعادل الإلكترونات الحرة فى N-Type مسببا زيادة مقاومتها كما سبق
أجل نظريا لكن عمليا كيف يتم؟!!
آن الأوانأن ننسى طريقة البلورة فلم تعد تصنع مكونات بهذه الطريقة الآن، فالآلة التى تصنع تعمل بلورة واحدة فى المرة الواحدة لكن طريقة تصنيع الدوائر المتكاملة أفضل
لماذا؟
تصنع من قرص رقيق من السيليكون قطره على الأقل 10 سم أى 100 مم فتكون مساحته على الأقل 7850 مم2 و تخيل أن ملليمتر مربع واحد تصنع منه دائرة مثل LM747 وهى أربعة مكبر عمليات كل منها أكثر من 30 ترانزيستور؟ إذن كم تكون تكلفة الواحد؟
لتصنيعه ، بعد عمل الشرائح – يمرر أكسجين ساخن على الشريحة لتكوين طبقة من ثانى أكسيد السيليكون – هل هذا الاسم مألوف؟ متى أخر مرة ذهبت للشاطئ؟ هل استمتعت بالرمال؟
بعد ذلك ترش طبقة من العنصر المراد وضعه . نظرا لاستخدام أكسيد السيليكون ( وهو أكسيد لمعدن ) سمى MOSFET اختصار لأكسيد شبه الموصل المعدنى
بتغيير العازل و نوع مادة البوابة Gate نحصل على خواص أفضل و أسرع و بتكلفة أعلى لكن من يخطب الحسناء فليغلها المهر.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1420&stc=1&d=1312320771

جميل ما وصلنا إليه لكن هناك شيء ما – أليس كونه دائم التوصيل ، ثم يقفل بتطبيق جهد القاعدة ، إلى حد ما يقلق؟
ليس دوما ففى الحقيقة قد يسهل بدء المذبذبات (المهتز) و غيره من الدوائر ولكن لو العكس هو المطلوب، فله حل بسيط يسمى الترانزيستور المحسن Enhanced Type وهو موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
08-03-2011, 10:22 PM
Enhanced Type

كما رأينا المرة الماضية أن الترانزيستور من نوع FET يكون دوما موصل و عندما يوضع جهد يبدأ فى زيادة المقاومة ، و للأسف هو بالنسبة لكلا النوعين موجب وسالب لذا لو فكرنا عمل مرحلة دفع وجذب كالسابقة ستكون مشكلة كبيرة عند بدء تشغيل الجهاز حيث كلاهما ON مسببا قصر على وحدة التغذية و عليهما أيضا و النتائج ...
لذا نشأت الحاجة لوحدات تكون عادة Off و تفتح أو تقوم بالتوصيل فقط بناء على أمر (جهد البوابة Gate فقط)
كيف الحل؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1427&stc=1&d=1312399119

تخيل الشريحة السابقة N-Type ثم شكلنا الجزء الأوسط حتى يكون P-Type ماذا يحدث؟
بالتأكيد مثل الترانزيستور العادى لن نجد وسيلة لتمرير التيار حيث إحدى الوصلتين معكوسة
تماما لكن هنا نقطة نركز عليها وهى أن الجزء الأوسط عريض وليس رقيقا مثل حالة الترانزيستور العادى
مهلا ، أولا هى غير متصلة و ثانيا ، سبق أن قلت فى الترانزيستور أنها لو كانت عريضة لن يعمل !!!!! هل نغير الكلام الآن؟؟؟
كلا – لا يهم الكلام فالقانون يسرى بصرف النظر عما نقول
إذن ما القصة الآن؟
القصة ببساطة أن الأداء مختلف
هناك فى الترانزيستور العادى أردنا لإلكترونات الباعث Emitter أن تعبر القاعدة Base الموجبة دون أن تأخذ فرصة للاتحاد ، لذا كان يجب أن تكون رقيقة
أما هنا فببساطة نريد لها أن تتعادل و يبقى منها الكثير لينقلب النوع الموجب إلى سالب فتصبح كشريحة واحدة من نوع واحد N-Type
كيف هذا – هل تتغير طبيعة المادة؟
أرجو أن نرجع للمرات السابقة حيث تكلمنا عن تشكيل الأنواع السالب و الموجب.
قلنا أن ما يحدد كون المادة سالبة أو موجبة هو نسبة الشوائب الغالبة و التقنية المستخدمة فى صناعة الدوائر المتكاملة هى أن نجعل شريحة مثلا سالبة ثم نضيف شوائب عكسية لتصبح موجبة ببساطة
الإلكترونات تتعادل مع الفجوات ، فإن زادت إلكترونات كانت المادة سالبة ، وإن زادت فجوات تصبح موجبة
حسنا بالنسبة للترانزيستور FET من النوع السالب السابق N-Type فعند وضع جهد موجب على البوابة تجذب شحنات سالبة على الجانب الآخر من العازل (إلكترونات) فتتعادل مع فجوات النوع الموجب P-Type حتى تلغى الفجوات تماما و عندها تبدأ المادة تتصرف كنوع سالب N-Type لوفرة الإلكترونات بها
إذن النوع المعزز نجده غير موصل عادة و بعد جهد محدد يبدأ التوصيل التدريجى
طبعا نحتاج لعمل وحدات ذات قدرات عالية و القدرة العالية تحتاج أمبير كبير وهو يحتاج لمساحة كبيرة لذا ابتكر ما يسمى بالنوع الرأسى وهو كما بالرسم

عبارة عن مجرى حرف V و تشكل منه أجزاء الترانزيستور لتوفير المساحة المستعرضة ولا يختلف عن زملائه بعد ذلك حتى ربما لا ندرك أنه من هذا أو ذاك و كثيرا ما لا يذكر ذلك فى صحيفة الخواص
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1428&stc=1&d=1312399156
تنوعت التقنيات الآن للحصول على مقاومة توصيل صغيرة جدا و سرعة توصيل وقطع أعلى و تقارب أفضل للتوصيل على التوازى.
كيفية التوصيل؟ هذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
08-09-2011, 11:41 PM
توصيل :MOSFET
الآن كيف نصمم دائرة باستخدام FET / MOSFET ؟ هل نستخدم نفس الدوائر؟
تقريبا فقط نراعى الفرق الهام بين العادى و المعزز أو المحسن Enhanced لأن الأول موصل و جهد الدخول يحركه نحو القطع و الآخر لا يوصل و يحتاج جهد حتى يبدأ التوصيل

الرسم يوضح دائرة مكبر يعمل بترانزيستور FET
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1457&stc=1&d=1312922396

نلاحظ أن الدائرة تكاد تكون مثيلة للترانزيستور العادى إلا أنها أقل فى عدد المكونات
حقا ولكن أى الأنواع هذا ؟
لا داعى لأن نسأل و نقول أفيدونا ! فالحس الهندسى مبنى على الاستنتاج
ما وظيفة الدائرة؟ -- مكبر
إذن فى الوضع العادى يجب أن تكون فى حالة توصيل، فلو كانت فى حال القطع سنحتاج أن يرتفع الجهد ليقوم بفتح الترانزيستور – إذن يضيع جزء من الإشارة
لو نظرنا للدائرة نجد أن المقاومة الخاصة بالبوابة Gate متصلة بينها و بين الأرض و لا يوجد جهد من المنبع أو خلافه يجعل الترانزيستور فى حال التوصيل – إذن يجب أن يكون الترانزيستور من النوع العادى ذاتى التوصيل و جهد البوابة يعمل على قفله
نفس الدائرة تنفذ بآخر MOSFET من النوع العادى Depletion
لو أردنا استخدام طراز معزز Enhanced يجب توصيل مقاومة إضافية لتحديد نقطة العمل
أما لو كان الحمل مثلا ريلاى هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1458&stc=1&d=1312922431
فطبيعى أن يكون من النوع المعزز Enhanced و الذاتى القطع و فقط عندما نضع جهد على البوابة يفتح
إذن الأول يعمل مكبر!! أين مقاومة القاعدة لنحسب الكسب و خلافه؟
المسألة هنا أسهل - فقط نحتاج لفهم الأحداث
فى الترانزيستور العادى كان تيار القاعدة يتحكم فى تيار المجمع و بالتالى حسبنا β نسبة التيار فى كل منهما.
هنا جهد البوابة يتحكم فى تيار المخرج Drain لذلك نعرف الترانزيستور FET بهذه الخاصية أى
تيار المخرج ÷ جهد البوابة
Id/Vg
نلاحظ أن النسبة هى مقلوب المقاومة أو 1÷ م
لذلك ابتدعوا لها مسمى جديد معكوس كلمة OHM وهو MHO وهو رمز التوصيل و تلفظ "موهو" و ليس موا كما يحلو للبعض
هذه الوحدات منذ القدم مستخدمة و كانت فى الصمامات الإلكترونية أيضا . يرمز لها بالرمز gm
المسألة أصبحت سهلة
gm هى تغير تيار المخرج بالنسبة لجهد الدخول
يكون جهد الخرج = هذه النسبة × مقاومة الخرج × جهد الدخول
والكسب إذن = هذه النسبة × مقاومة الخرج
طبعا مقاومة الدخول = مقاومة البوابة و يمكنك أن تستخدمها عالية بالقدر الذى يجعلها لا تؤثر على ما قبلها
يمكن إضافة مقاومة ومكثف لتغيير نقطة التشغيل و تقليل التيار تماما كما فى الترانزيستور العادى .
يمكن استخدامه فى أى دائرة يستخدم فيها الترانزيستور العادى – بل أفضل و هناك بعض الدوائر تصلح فقط بهذه النوعية من الترانزستورات مثل التعامل مع مستقبلات الأشعة تحت الحمراء ، مفاتيح أللمس ، مقياس الرطوبة ، كل الحساسات التى تنتج جهد قليل مع تيار ضعيف .
كما أنها تعمل بصورة أكثر جودة مع دوائر الرنين حيث أنها لا تشكل حملا عليها.

المذبذبات
نفس الدوائر يمكن عملها أيضا بجودة أفضل فمن الصعب عمل مذبذبات كريستال بالترانزيستورات لأن انخفاض المقاومة يؤدى إلى انخفاض جودة المذبذب
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1459&stc=1&d=1312922488

أما لكى نعمل دارلنجتون ، فالأمر هنا مختلف حيث يستخدم لزيادة معاوقة الدخول ويوصل المنبع بالقاعدة لترانزيستور عادى وهذا ما سنجده فى مكبر العمليات إن شاء الله
إلى اللقاء إن شاء الله المرة القادمة لنتكلم عن استخدامه فى التردد التعالى جدا و حساب النطاق الترددى

ماجد عباس محمد
08-14-2011, 12:54 AM
التردد العالى جدا – HF/VHF
كما ذكرنا أن مشكلة الترانزيستور هى مقاومة الدخول المنخفضة وهى تشكل حملا على دوائر الرنين فيقلل من الانتقائية (قدرتها على انتقاء التردد المرغوب و رفض الترددات المجاورة وغير مرغوبة) و الكسب ، لذا لو تفحصت دوائر الترانزيستور تجد دوائر الرنين مصنوعة كمحول ذاتى Auto Transformer ذات وصلة من نقطة ما على الملف كما بالصورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1477&stc=1&d=1313272368

فى ترانزيستورات FET/ MOSFET لا توجد هذه المشكلة و إن كانت تعتبر تولد ضوضاء أكثر إلا أن FET/ MOSFET الحديثة لم تعد كذلك.
لذلك وجدت تطبيقات عديدة فى نطاق الترددات العالية كمكبرات و مذبذبات و خصوصا مذبذبات البلورة.
من المعروف أن معامل جودة دوائر الرنين يكون قليلا عند الترددات العالية جدا لانخفاض قيمة الحث للملفات و من ثم يقل الكسب و تقل الانتقائية - و حتى و إن كانت عالية فلا ننسى القانون
معامل الجودة = التردد الأوسط ÷ النطاق الترددى
فلو صنعنا دائرة رنين ذات جودة 100 وهو رقم عالى جدا بدون بلورة عند تردد 1 ميجا
سيكون النطاق الترددى = 1000000 ÷ 100 = 10 كيلو ذ/ث
و مثلها عند 10 ميجا = 100 كيلو ذ/ث، وعند تردد FM مثلا 100 ميجا سيكون 1 ميجا رغم صعوبة إن لم يكن استحالة الوصول للرقم 100
مشكلة هذه النتائج أننا نعلم أن عرض محطة الإذاعة العادية حوالى 6 كيلو فقط إذن ستتداخل المحطات ولن تفصل الدوائر المحطات المجاورة الغير مرغوب فيها.
لذا تستخدم دوما دوائر تسمى Super Heterodyne حيث تمزج المحطة المستقبلة بتردد من مذبذب محلى حيث يكون الفرق ثابت يسمى تردد بينى Intermediate Frequency-IF ، يكبر هذا الفرق بانتقائية عالية و كسب كبير – هذا التردد = 455ك ذ/ث فى تعديل الاتساع (موجات متوسطة و قصيرة) وهو 5.5 ميجا أو 10.7 ميجا فى دوائر FM و 30 ميجا فى دوائر الصورة بالتليفزيون الخ
عادة بعد تكبير 1000 مرة تبدأ مشاكل التغذية الخلفية فى الظهور و لو تذكرنا أنها تسبب أن ينقلب المكبر إلى مذبذب ، فستبدأ فى الحدوث من خلال وحدة التغذية و من أطراف الخروج إلى الدخول ، فطبعا نستخدم التقنية التى ذكرت فى المكبرات العادية مع خطوط التغذية – مقاومة أو ملف و مكثف، و تستخدم أنسب المكثفات للترددات العالية جدا و هذا أحد الأسباب التى ترى بسببها "خرزة" من الفرايت فى قطعة سلك أو فى طرف مكون ما
لكن لن يجدينا شيئا إن أردنا زيادة الكسب كثيرا
الحل؟ نفس النظرية السابقة حيث يكون لدينا تردد بينى أولى و بعد التكبير نغير التردد لآخر أقل لنحصل على مزيد من الكسب دون تغذية عكسية من أحدهما على الآخر.
شكرا على محاضرة الاتصالات ولكن ما دخل هذا بموضوعنا؟
كيف تمزج إشارتين بالترانزيستور العادى لنولد التردد البينى؟
هناك ظاهرة طبيعية معروفة تسمى الجر أو السحب أو غيره من الأسماء وهو ببساطة لو كان شيئان مهتزان و بينهما فرق قليل فى التردد الحر و أثر أحدهما على الآخر فإن هذا يجعل أحدهما يتبع الآخر.
هذه الظاهرة ملحوظة حتى فى الساعات، لو وضعت ساعتين بالبندول (لا إلكترونية) على حائط فانتقال الذبذبة عبر الحائط تجعلهما متزامنتان أى لهما نفس السرعة و فى الإلكترونيات نفس الشىء
فعند دخول التردد المستقبل على المذبذب يسبب تغيير تردد المذبذب و بالتالى خروج تردد بينى غير دقيق و يقل الكسب ونفقد تتبع التردد المستقبل.
الحل؟ أيام الصمامات حلت هذه المشكلة صنعت صمامات بشبكة (طرف الدخول مثل القاعدة و البوابة) لكل تردد و بينها أطراف عزل لمنع التداخل بينها.
هل يمكن أن نصنع ترانزيستور بقاعدتين؟ لاشك أن الثانية ستوقف عمل الأولى – لذا من الصعب جدا ذلك، لكن ترانزيستورات MOSFET يمكن ذلك بسهولة و تصنع منه وحدات تعمل حتى ترددات UHF
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1478&stc=1&d=1313272431

الرمز لواحد ذو بوابتين Dual Gate .

الدائرة لمازج باستخدام وحدة منها حيث تدخل البوابة العليا فى عمل مذبذب بينما تدخل إشارة الهوائى على البوابة السفلى.
يتم المزج بين الإشارتين و نأخذ الخرج من المصب أو Drain من خلال وحدة محول تردد بينى IF Transformer.

النطاق الترددى
حينما تكلمنا عن التردد الأدنى و التردد الأعلى للمكبر لم نذكر شئ عن أداة التكبير ، و حقيقة أنها واحدة منذ الصمامات الإلكترونية مرورا بالترانزيستور و خلال FET و إلى مكبر العمليات و أى شئ قد يبتكر غدا
الفارق كيف تحسب قيمتى المقاومة و المكثف و طبعا مقاومة الدخول العالية جدا تلغى تأثير المرحلة التالية على السابقة و لا نحتاج سوى عمل حساب الحمل النهائى على آخر مرحلة فقط.

المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن مكبرات القدرة و التحكم فيها.

sizare daker
08-14-2011, 01:26 AM
لسلام عليكم و رمضانكم كريم
اشكرك على الشرح الرائع وارجو مساعدتك في صناعة هليكوبتر لاسلكية

ماجد عباس محمد
08-14-2011, 01:39 AM
أخى
قمت بنقل طلبك سابقا لقسم الطيران اللاسلكى فهو قسم متخصص فى هذا المجال هنا
http://www.dbaasco.com/vb/showthread.php?goto=newpost&t=6684

awny
08-15-2011, 02:25 AM
كل سنة سنة وحضرتك طيب استاذنا ماجد ربي يخليك لينا ويزيدك من واسع يارب
احترامي وتقديري الكبيرين لشخصكم الكريم
اتمنى دائما تكون بأحسن حال ... واتمنى ان نستحق ما تبذله من وقت وجهد في هذا
ودائماً بإذن الله هناك من يستحقه بكل امانة و جدارة
بارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتك .. امين

ماجد عباس محمد
08-15-2011, 11:02 AM
أخى awny
شكرا جزيلا لكلماتك الرقيقة و عفوا بالطبع تستحقون أضعاف ما أبذل من جهد
وفقنا الله جميعا لما فيه الخير

....roka....
08-17-2011, 04:58 PM
..........................بارك الله فيك...................:clap:

ماجد عباس محمد
08-19-2011, 02:02 AM
IGBT و مكبرات القدرة
قبل التمكن من الوصول إلى وحدات ذات قدرات عالية، كان الاتجاه لتكوين وحدات القدرة العالية من جمع أكثر من ترانزيستور واحد على التوازى ، لحسن الحظ ذلك ممكن لأن عند الفتح (التوصيل) تكون البلورة عبارة عن مقاومة اوميه ، وهى لا تتغير كثير بارتفاع الحرارة ولا توجد "قاعدة" كما فى الترانزيستور العادى عندما يزيد تيارها بالحرارة يزيد كل تيار الترانزيستور بمقدار β، لذا لو زاد التيار فى أحدها يزيد الجهد عليه مما يوزع زيادة التيار على الباقين.
ولكن أيضا لم تكن مقاومة التوصيل صغيرة آنذاك لذا ابتكر ترانزيستور على شاكلة الدارلنجتون مدخله MOSFET و يغذى ترانزيستور عادى ثنائى القطبية فسمى Insulated Gate Bipolar Transistor و اختصارا IGBT للاستفادة من مقاومة الدخول العالية للأول مع التيار الكبير للثانى . هذا النوع يستخدم أحيانا فى وحدات توليد التيار المتردد من الجهد المستمر.

مكبرات القدرة باستخدام ترانزيستورات MOSFET
من الخواص الرائعة لهذه الترانزستورات أنها من صفر فولت على 20 فولت تتغير من قطع كامل لتوصيل كامل، وهذا على أقصى تقدير ، ولو راجعت صفحة البيانات ستجد أقل من ذلك حسب الرقم حتى 8 فولت أو اقل، و الأجمل، لا تيار مطلوب.
ربما هذا الكلام ليس دقيقا لكن ما يكفى للتغلب على سعة المكثف بين القاعدة و جسم الترانزيستور و المسماة سعة الدخول Input Capacitance
إذن استخدامه كمفتاح "سويتش" سهلا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1495&stc=1&d=1313708532
كم أمبير؟؟ اختار الترانزيستور الذى يعطيك ما تحتاجه و استخدم أى بوابة عادية مثل CD4011 لتشغيله
غير معقولا؟ استخدمتها لتشغيل ترانزستورات 100 أمبير لتشغيل ونش شوكة يرفع طن و يسير به.
طبعا كما بالرسم، حينما يكون الحمل حثى، يجب وضع ثنائى أو ما يسمى Snubber Network وهو مقاومة صغيرة حول 30 أوم مع مكثف 0.1 إلى 0.47 ميكروفاراد و طبعا كلمت زاد التيار و زاد معدل التقطيع (التردد) تقل قيمة المقاومة قليلا و تزداد قدرتها بالوات و المكثف يجب أن يتحمل جهدا أعلى من 1.5 من قيمة التغذية
يمكنك وضع أكثر من ترانزيستور على التوازى .
المقاومة المرسومة R هامة حيث لو حدث أى شيء لمصدر إشارة الدخول، لا تترك البوابة عائمة حيث تأخذ أى وضع مسببة أن يكون التوصيل غير محدد القيمة و التيار يأخذ أى قيمة. هذه المقاومة تأخذ أى قيمة من 10 ك إلى 1 ميجا حسب المقاومة التى تحتاجها
أما المقاومة المتصلة على التوالى مع البوابة تكون من 10 أوم إلى 100 أوم وهى أيضا هامة إذ تمنع الترانزيستور من العمل كمذبذب أثناء الانتقال من قطع لتوصيل و العكس، كما أنها تحمى الدائرة لو تلف الترانزيستور و حدث قصر داخلى بين البوابة و Drain فتحترق هى و تفصل التوصيل.
مكبر دفع وجذب- حسنا ليكن إن شاء الله موضوع الحلقة القادمة

ahmedtaher87
08-21-2011, 03:18 PM
جزاك الله خيراً وبارك الله فيك يابشمهندس ماجد وهناك أستفسار هل يمكن تصنيع دائرة مذبذب يستطيع توليد 900MHz وأستخدامها في التحكم في ماتور صغير في الأتجاهين بالشرح وجزاك الله خيراً

ماجد عباس محمد
08-21-2011, 10:44 PM
هناك دوائر تولد ترددات بالجيجا و الدش يستخدم 12 جيجا
التردد العالى جدا كهذا يتطلب تقنية خاصة فى تصميم البوردة ذاتها خارج نطاق هذا المنهج و لو تجد من يهتم بها يمكن ان اكملها فى الموضوع
خطوط نقل القدرة ومقدمة عن الهوائيات (http://www.dbaasco.com/vb/showthread.php?t=6588)

ماجد عباس محمد
08-21-2011, 11:04 PM
مكبرات الدفع والجذب كما ذكرنا سابقا عبارة عن وحدتين (2 ترانزيستور) أو مجموعتين تتشاركان حملا واحدا بحيث يزيد التيار فى أحدها و يقل فى الآخر فكأن الأول يدفع التيار والآخر يجذبه لنصف موجة ثم تتبادل الأدوار فى النصف التالى من الذبذبة
كما قلنا أن أول نظام استخدم هو بالمحول و نظرا لصعوبة إن لم يكن استحالة جمع وحدتين بالتوازى أحيانا، لذا نجد أن المحول يوفر هذه الميزة بجعل الملف الابتدائى من عدد من الأسلاك المجدولة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1504&stc=1&d=1313955985
هذا الرسم يوضح ثلاث وحدات مربوطة بالمحول حيث يتكون الملف الابتدائى من ثلاث أسلاك مجدولة تشكل ثلاث ملفات مستقلة .
لو لم نجدل الأسلاك، لن نستطيع أن نكون ثلاث ملفات متطابقة وهو الشرط الأساسى لتوزيع الحمل عليهم بالتساوى فالملف الداخلى بالتأكيد يختلف عن الوسط عن الخارجى فى طول السلك والحث والسعة الخ
من الرسم نلاحظ أن الإشارة لأحدهما عكس الأخرى أى أن الوجه معكوس
لتحقيق هذا الشرط نستخدم دائرة تسمى مقسم الوجه Phase Splitterوهى مكبر عادى مقاومة المجمع مساوية لمقاومة الباعث RE=RC كما بالرسم
لاحظ أن هناك تغذية خلفية عكسية كبيرة من مقاومة الباعث Emitter Resistor لهذا لن يكون هناك كسب من هذه الدائرة ولكن على أحسن الأحوال سيكون لديك مخرجين الكسب على كل منها يكاد يساوى واحد صحيح.
لو أردت جمع الترانزستورات على التوازى بدون استخدام هذا المحول يجب وضع مقاومة RE على التوالى مع كل باعث و ليس كما بالرسم واحدة للمجموعة
باستخدام FET/MOSFET يمكن جمع الترانزستورات بدون هذه المقاومة لكن لو زاد العدد يفضل دوما استخدام مقاومات ولحسابها اقرأ صفحة البيانات Data Sheet ستجد بند يقول
R on= 0.2 0.3 OHMs
أى أن مقاومة الوحدة عند التوصيل تتراوح ما بين 0.2 إلى 0.3 أوم – استخدم مقاومة = الفرق بين القيمتين وإن وجدت قيمة واحدة فقط استخدم 10% منها
طبعا ستتساءل لماذا وكل القدرات متاحة الآن؟ - طبعا معك حق ولكن تذكر أن دوما هناك احتياجات أعلى مما يتاح لك فهناك وحدات طلاء بالكهرباء تتطلب مثلا ألف أمبير أو أكثر.
طبعا نفس الكلام ينطبق على النوع الذى سبق ذكره بدون محول باستخدام الطراز المكمل Complementary Push Pull أو النوع الآخر quasi complementary
أنواع الدفع والجذب موضوع المرة القادمة عن شاء الله

ماجد عباس محمد
08-24-2011, 02:28 AM
أنواع الدفع والجذب
تتوقف أنواع الدفع والجذب على جهد الانحياز على ترانزستورات الخرج
Class A Amplifier
فى هذا الطراز يكون كل ترانزيستور فى منتصف المدى العامل، فلو كان جهد التغذية 24 فولت مثلا، يكون جهد المجمع Collector مساويا لنصفه أى 12 فولت
عندما تأتى الإشارة كما بالرسومات السابقة على القاعدة ، تحرك هذه الإشارة الترانزيستور حتى حدود التشبع و حدود القطع
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1506&stc=1&d=1314141989
لا يستخدم هذا النظام سوى فيما يسمى Single Ended وهو المقصود به ترانزيستور واحد كمكبر خرج و يغذى الحمل من خلال محول (دائرة المجمع) أو مكثف بوضع الحمل فى دائرة الباعث.
السبب فى ذلك هو تدنى الكفاءة وهى تحويل الطاقة الكهربية من المصدر المستمر للتيار المتردد الموجه للحمل.
يكفى أن نلاحظ أن فى معظم الوقت هناك نصف التيار يمر بدون إشارة دخول وهو يسبب طاقة فقد فى ترانزيستور الخرج – لكن باستخدام ترانزيستور وحيد – هل من مفر؟
Class B Amplifier
المكبر من هذا الطراز يكون اقتصاديا حيث يوضع جهد انحياز يكفى لجعل الترانزستورين فى حال القطع.
هذا يجعل الطاقة المفقودة أثناء عدم وجود إشارة تكاد تساوى الصفر لذا تكون كفاءته أعلى من الأول بكثير و تزداد بازدياد الخرج و تزداد أيضا الطاقة المسحوبة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1507&stc=1&d=1314142029

هذا النوع هو المستخدم فى غالبية الأجهزة الموسيقية لذا فهى تعجل استهلاك البطارية كلما علا الصوت
عندما تأتى الإشارة ، فهى فى نصف ذبذبة تجعل أحد الترانزستورين فى حال التوصيل فهى لو كانت موجبة على الأيمن ستكون سالبة على الأيسر و بالتالي تجعله فى حال القطع العميق ، فى نصف الذبذبة التالى تنقلب الأمور جاعلة الجانب الأيمن فى حال القطع و الأيسر فى حال التوصيل مما يعطى كل ترانزيستور الفرصة ليرتاح (يفقد ما تولد به من حرارة) فيتحمل تيارا أعلى مما لو كان فى حال التوصيل طول الوقت
لا يوجد هنا تشويه لأن المسألة أشبه بحمل يتناقله أكثر من شخص
مشكلته الوحيدة أنه لو لم يضبط بدقة ستكون هناك منطقة هول صفر فولت يكون فيها الترانزستورين فى حال القطع ولو ضبط بدقة، فمن يضمن عدم التغير مع الزمن؟
من الواضح أن هذا الطراز متلازم مع نظام الدفع والجذب، فلو استخدم مع الترانزيستور المفرد أصبح دائرة تقويم و أحيانا يستخدم لهذا الغرض
فى هذا الرابط دوائر لهذا الطراز والتالى
http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_6.html
Class AB Amplifier
كما سبق أن ذكرنا هو مجرد أننا نجعل الترانزستورين فى جال بدء التوصيل حتى نتجنب وجود منطقة ميتة لا تكبر فيها الإشارة و ألمسماه Cross-Over distortion
كما ذكرنا أيضا أن Class Bو Class AB أكثر كفاءة من Class A و لكن هذه الكفاءة العالية تتحقق عند أعلى مستوى من الخرج، و حتى لا يكون هناك تداخل فى المعلومات فلنؤكد على هذه الخواص لمكبرات Class Bو Class AB
عند مستوى منخفض لإشارة الدخول، سيكون الخرج منخفضا أيضا و استهلاك الطاقة قليلا لكن بكفاءة قليلة أيضا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1508&stc=1&d=1314142060
عند مستوى عالى لإشارة الدخول، سيكون الخرج أيضا عاليا و استهلاك الطاقة كبير لكن بكفاءة عالية أيضا
المسألة أشبه بموتور السيارة فعند التعشيق على أول ترس والسير ببطء يكون استهلاك الوقود قليلا و ربما لا يقوى السيارة على صعود مرتفع صغير ولكن عند السير بسرعة عالية يكون الأمر عكس ذلك
المرة القادمة إن شاء الله سنشرح مجموعة من دوائر مكبرات الصوت نشرح من خلالها أنواع متعددة من الأنظمة

Horus
08-26-2011, 10:40 AM
الله عليك ولله ابدعت انا سجلت مخصوص بسبب موضوعك الشيق ارجو الاكمال اللى النهايه حتى يكون مرجع لكل من يريد ان يتعلم.
معك اللى النهايه ومتابع بشغف واصرار

ماجد عباس محمد
08-27-2011, 10:53 AM
شكرا جزيلا و أهلا بك معنا و أسعدنى ردكم الكريم

ماجد عباس محمد
08-27-2011, 11:15 AM
الدوائر التالية هى مجموعة من الدوائر بالترانزستورات MOSFET و دوائر مختلطة

قبل أن نبدأ بالشرح أود توضيح نقطة هامة ، كل دوائر المكبرات تستخدم فى مرحة الدخول إما دوائر متكاملة أو المرحلة المسماة مكبر تفاضلى Differential Amplifier و شرحها تفصيليا سيأتى لاحقا و دائرة أخرى تستخدم كدائرة مصدر تيار ثابت مكونة من ترانزيستور و ثنائى و مقاومة أو أكثر ولذلك شرحها التفصيلى أيضا مع المكبر التفاضلى.
حقيقة كنت سأترك مكبر القدرة لحين الانتهاء من هذه الدوائر ولكن الاهتمام بمراحل تكبير القدرة أعطانى الشعور بضرورة إضافة هذه الأبواب و التعجيل بها.
لذا سأحدد عند الشرح أجزاء هذه المراحل اعتمادا على أن شرحها التفصيلى آت إن شاء الله لاحقا
الدوائر بالملف المرفق مأخوذة من كتاب
Design Of VMOS Circuits With Experiments
By Robert T. Stone & Howard M. Berlin, SAM'S Book
كما هى فقط إضافة بعض المسميات باللون الأحمر لضرورة الشرح

الدائرة الأولى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1513&stc=1&d=1314432879
هذه الدائرة تحتوى العديد من الأسئلة التى طرحت ولذا فرغم كونها ربما غير تقليدية و يمكن تنفيذها بترانزستورات حديثة بصورة أسهل إلا أن اختيارها لأهداف توضيحية ذو فائدة كبيرة
تدخل الإشارة من أقصى اليسار من عروة تمثل مقبس الدخول إلى مقاومة متغيرة لتحديد قيمة الكسب الكلى المطلوب ثم بعد ذلك عبر مكثف لم تذكر قيمته لأن مقاومة الدخول عالية جدا، فلو حسبنا مقاومة الدخول هى 470ك أوم بين البوابة والأرضى فباستخدام المعادلة التى سبق استخدامها لحساب أقل تردد نجد أن مكثف قيمته 0.02 ميكروفاراد يكفى للحصول على تردد 15 ذ/ث – هل تريد اقل من ذلك استخدم 0.047 للحصول على 7 ذ/ث وهكذا.
دائرة Q1 هى مكبر تقليدى عادى باستخدام FET ولا شيء فيها
R4 مقاومة الحمل متصلة بالمصب Drain و يؤخذ الخرج منها عبر مكثفين كل منهما 0.1 ميكروفاراد
أما المصدر Source للترانزيستور فهو يتصل بمقاومة للأرضى كالدائرة العادية إلا أنها قسمت إلى جزأين R5,R6
تذكر فى دوائر الترانزيستور السابقة - مقاومة الباعث Emitter Resistor و قلنا أن لها فوائد عديدة ولكنها تقلل من الكسب
كان علاج نقص الكسب استخدام مكثف كبير على التوازى معها
حسنا هنا R6 و قيمتها 560 أوم و على التوازى معها مكثف 100 ميكروفاراد
أما المقاومة R5 فهى لهدفين
الأول الحصول على قليل من الميزات التى تحدثنا عنها
الثانى توفير إمكانية إدخال جهد أو إشارة أخرى أو مدخل لتغذية عكسية ، طبعا نذكر أن التغذية السالبة تحسن كل الخواص و تقلل الكسب لكن الكسب هنا لدينا الكفاية و قليل من التغذية العكسية يحسن و يقلل من عدم خطية الترانزستورات
الخطية يقصد بها هنا أن تكبير 1 فولت من صفر إلى 1 يحظى بنفس الكسب لو كان من 5 إلى 6 أومن 11 إلى 12 الخ
مرحلة تكبير القدرة هنا تحمل الإجابة على أسئلة كثيرة طرحت و أيضا توضح للفارق بين الترانزيستور العادى و MOSFET
المفروض أن الخرج هنا مرحلة دفع وجذب، إذن نتوقع زوج
N-Type, and P-Type – Complementary Pair
و قلنا فى الترانزيستور العادى أنه يجب اختياره بدقة و السبب عدم تماثل الترانزستورات العادية
هنا لم نجد متمم للترانزيستور Q2 فاستخدم 2 ترانزيستور بدلا من واحد Q3,Q4 والسبب أن لا يعانى من عدم الخطية بدرجة الترانزستورات العادية أولا
ثانيا استخدام مقاومة المصدر Source هنا يحقق تغذية عكسية كافية لتحقيق الأداء الأمثل
هنا وضع مقاومة لكل ترانزيستور R16A,R16B لضرب عصفورين بحجر، الأول ذكرناه للتو والتانى تحقيق التساوى فى التيار بين الوحدتين Q3,Q4
مقابل R16A,R16B استخدم فقط للتمثيل R15A,R15B و يمكن بالطبع استبدالهما بقيمة مكافئة و نفس القدرة ولكن تعمد استخدام المقاومتين بهدف آخر خفى هو أنه يضع الأربع مقاومات من نفس النوع لضمان التصرف المتماثل عند ارتفاع الحرارة مع التشغيل فربما تكون المكافئة من نوع مختلف أو قدرة حرارية مختلفة أو دقة مختلفة وهو يريد المثالية لأقرب درجة فاستخدم نفس الزوج من المقاومات.
R13,R14 مقاومتان متغيرتان لضبط جهد انحياز الترانزستورات وجعلها تعمل على Class AB و تكون نقطه الخرج عند جهد نصف التغذية أى 25 فولت – لاحظ أن R13 تعمل مع R11 و أن R14 مع R12
نأخذ من الخرج عبر مكثف 2000 ميكروفاراد للحمل (السماعة) و مسار آخر للتغذية العكسية عبر مقاومة 510 أوم و مكثف 0.001 ميكروفاراد إلى منبع Source ترانزيستور Q1
تخرج الإشارة من Q1 كما قلنا عبر مكثفين 0.1 ميكروفاراد لبوابات الترانزستورات
ألأسفل إلى Q2 عبر R8,R10 وهنا نجد R8 لتعطى البوابة Gate جهدها بالنسبة للمصدر Source أما R10 فهذه مقاومة تجدها فى كل دوائر MOSFET و السبب أن كبر مقاومة الدخول تجعل الترانزيستور عرضة أن يكون مذبذب بسبب السعة الشاردة بين الخرج Drain و الدخول Gate (راجع شرح السعة الشاردة سابقا) و لإخماد هذه الاهتزازات توضع هذه المقاومة ولا قوانين لحسابها و غالبا ما تعطى فى Data Sheet
و ستجد مقابلها R9A,R9B واحدة لكل ترانزيستور ولا تجمع ولا تستخدم مكافئات و يجب توصيلها كما بالرسم لأن الهدف عزل طرف Gate عن مصدر الإشارة و تأخير التغذية الآتية من طرف Drain
بقى مكثف 0.1 موضوع على خط التغذية 50 فولت – أنا سأستخدم وحدة تغذية جيدة ولا داعى له

معذرة مهما يكن قد تحتاجه و تحتاج أكثر منه فالهدف منه أن يكون اقرب ما يكون "جسديا" لأطراف الترانزستورات التى تسحب التيار الأعلى لتعزل تأثيرها عن باقى الدوائر و مهما كانت المكثفات فى دائرة التقويم فسلك التغذية يمدك بحث (ملف) يكفى أن تعزز ظاهرة التذبذب للترانزستورات
أى أن هذه المكثفات لا يجب أن تبعد سنتيمترات عن هذه الترانزستورات و كلما قلت أطوال التوصيل كان ذلك أفضل
الخط الأحمر أعلى الرسم لتأكيد أن هذا الخط كله 50 فولت ولا تنتقل إشارة منه جهة الدخول Gate أو بالعكس مثلها مثل خط الأرضى المماثل بأسفل الدائرة
إن شاء الله المرة القادمة نشرح دائرة 100 وات

Ahmad_heskol
08-28-2011, 05:24 PM
شكرا جزيلا على المقالات الحلوة

ماجد عباس محمد
08-29-2011, 01:16 PM
اهلا بك أخى معنا

skystar3
08-30-2011, 08:07 PM
شكرااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااا

ماجد عباس محمد
09-01-2011, 01:54 PM
كما قلنا أن الدوائر الباقية تعتمد على المكبر التفاضلى و مصدر التيار الثابت و أرجو إن كان هناك صعوبة فى المتابعة أن نؤجل شرح مكبرات القدرة لحين الانتهاء من هذه الأجزاء
الدائرة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1525&stc=1&d=1314874404
تحتوى هذه المكونات ولكن بصورة متقدمة لأنها دائرة عالية الجودة، و لتسهيل الفهم رأيت أن أبدأ بدائرة 100Watt.png حيث أنها أبسط و هذه المكونات فيها واضحةثم نكمل بدائرة 40 وات
تدخل الإشارة (ميكروفون أو مصدر صوتى أو حساس) من أقصى اليسار عبر مكثف ربط 1 مايكرو ونلاحظ هنا أن الرسم لمكثف بدون قطبية، و المقاومة 100كيلو تخلق مسار لتيار القاعدة للترانزيستور Q1 ثم تمر عبر مرشح للترددات العالية لتقليل أثرها وهى تنتج إما من مرحلة استقبال سابقة (جهاز راديو مثلا) أو يكفى قطعة سلك صغيرة لتعمل كهوائى تستقبل ترددات عالية من الهواء من الإرسال المحيط وهى مقاومة 2.2 كيلو مع مكثف 47pf
المكبر التفاضلى يتكون من الترانزستورات Q1,Q2 مع مقاومة مصعد لكل منهما 3.3كيلو و مقاومة باعث مشتركة بينهما 56كيلو أوم.المكبر التفاضلى هو مكبر عادة ذو كسب عالى و حسن الأداء – يقلل من تأثير خطوط التغذية
المكبر التفاضلى له دخلان و الخرج هو الفرق بينهما – سيأتى شرحه فى باب مستقل - لذا فالمكبر التفاضلى المذكور يقبل الإشارة على قاعدة Q1 و يأخذ تغذية خلفية من خرج المكبر على قاعدة Q2 وهو طبعا للاستفادة من حسنات هذه التقنية.
التغذية الخلفية عبر مجزئ جهد مكون من المقاومتين 27ك و 1كيلو أما المكثفات فهى لتحسين النطاق الترددى.
طبعا السؤال – لماذا لا نوفر مسار تيار قاعدة Q2 مثل الأول؟
ببساطة ، تيار مكبرات القدرة بآخر مرحلة فى حال السكون تطغى على تيار القاعدة المتناهى الصغر – فضلا عن أن الحمل سيوصل بين نقطتى الخرج و الأرضى .
لتحسين خواص المكبر التفاضلى، عادة ما نستخدم مرحلة أخرى مشابهة ( وليست مماثلة ) وهذه تقنية ستتكرر غالبا دوما من الآن و حتى نهاية مكبرات العمليات إلا فى قليل من الأحوال – كما أيضا سنستخدم تقنية دارلنجتون.
Q3,Q4 هما المرحلة الثانية، مقاومة الباعث المشتركة هنا 220 أوم فقط لأنه كما سنعلم لاحقا سيزيد الكسب .

Q5 دائرة مثبت تيار تستخدم عادة مع المكبر التفاضلى للحصول على مقاومة حمل عالية جدا مع تيار مقبول عمليا و أيضا سيأتى شرحها تفصيلا فى باب مستقل وهى تتركب من الترانزيستور و الثنائى المرتبط بالقاعدة، أما المقاومتان 100 أوم للمصدر 60 فولت فقط لزيادة الدقة
يكفى حاليا أن نعلم أن فائدة هذه الدائرة أن التيار المار فى المقاومة 22 كيلو أوم سيمر مثله تماما فى مجمع Q5 دون التأثر بدرجة الحرارة و دون التأثر أيضا بوضع الترانزيستور Q4
مسار الإشارة : طبعا هى جهد متردد فلنفترض مثلا نصف الموجة الموجب لحظيا يدخل إلى قاعدة Q1 فتظهر معكوسة (سالبة) على مجمع Q1 و تنتقل لقاعدة Q4-Base
من قاعدة Q4 تظهر مصغرة على باعثه Q4-Emitter وبنفس الوجه أى (سالبة) و مكبرة على مجمعه Q4-Collector و معكوسة أى (موجبة) نقطة1
من باعث Q4 المصغرة Q4-Emitter وبنفس الوجه أى (سالبة) ستكون على باعث Q3-Emitter و ستظهر مكبرة على مجمعة Q3-Collector وبنفس الوجه أى (سالبة) – و من خلال المقاومة 22كيلو إلى قاعدة Q5 فتظهر معكوسة أى (موجبة) على مجمعه Q5-Collector نقطة2
لاحظ أن النقطتين1،2 تتحركان معا موجبا أو سالبا أى أن الجهد على المقاومتين 150 أوم + 1 كيلو متغيرة ثابت الفرق و لكنه يتأرجح لأعلى و أسفل مثلا يكون 2 فولت و يتأرجح لنقطة1 ما بين 1،13 فولت و للنقطة2 ما بين -1،-13 فولت.
هيه لماذا 13 فولت؟
سؤال وجيه. فلو رجعنا لخواص بيانات ترانزستورات الخرج المستخدمة ورقمها 2SK143 مع 2SJ49 سنجد أن الحد الأقصى المسموح به بين البوابة Gate و الباعث Source هو +/-14فولت
للحماية من تجاوز هذا الحد، استخدمنا زوج من ثنائيات الزينر 12 فولت ( 12.6فولت) و أضيف إليها ثنائى عادى مثل 1N914 لإضافة 0.6فولت إضافية لتحقيق مزيد من تيار الخرج
أيضا سنجد أن الحد الأقصى لبدء التوصيل المسمى Gate to Source Cutoff Voltage يتراوح ما بين 1 إلى 1.5 فولت، و من هنا اضطررنا لاستخدام مقاومة 1كيلو متغيرة للتوائم مع تبديل الترانزستورات، و تحقيق نقاء الخرج بدون Crossover Distortion أو تشويه نتيجة القطع
من نقطة1 لترانزستورات الخرج N-Channel MOSFET عبر مقاومات 220أوم لمنع الاهتزاز كما سبق الشرح ومن نقطة2 أيضا لترانزستورات الخرج P-Channel MOSFET عبر مقاومات 220أوم لمنع الاهتزاز
الترانزستورات المستخدمة 7 أمبير و يوجد الآن أكبر من ذلك بكثير، و طبعا بتوفير زوج متماثل P,N يمكن الحصول على قدرات أعلى
بعد أن أخذنا فكرة عن المكبر التفاضلى و مصدر التيار الثابت يمكننا أن نغوص فى أعماق الدائرة 40 وات وهو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله

ثائر خلف
09-04-2011, 06:32 PM
تميز من متميز بارك الله بجهودك استاذنا الغالي

ماجد عباس محمد
09-04-2011, 09:59 PM
الفرق بين مكبرات الصوت والموسيقى
هل هناك فرق؟ أليس التردد من 20 ذ/ث إلى 20ك ذ/ث؟
نعم لكن المتلقى مختلف. الصوت هو خاصية الترددات السابق ذكرها وهى للأجهزة و المعدات لذلك ينبغى أن يكون المكبر ذو استجابة مسطحة أى لا يكبر تردد أكثر من آخر ففى النهاية أجهزة قياس ستتولى التقييم.
أما الموسيقى فيكاد أن يكون كل مكبر مختلف عن مثيله و السبب هو أين سيوضع
مفاجئة غريبة؟ نعم والسبب هو كما يلى
ما هو المتلقى؟ الأذن البشرية . ومعروف من تركيبها أن حساسية الأذن تزداد كثيرا فى النطاق من حوالى 200ذ/ث إلى 5000 ذ/ث ولذا تزود عادة المكبرات بمفاتيح لزيادة التكبير عند النهايتين و قد كان يكتفى سابقا بمفتاحين أحدهما يسمى "باص" Bass or Base و الآخر للترددات العالية يسمى Treble .
حقا ولكن أرى فى المكبرات هذه المفاتيح بالزيادة والنقصان – لماذا النقصان و حساسية الأذن كما تقول أقل عندها؟
أليس التكبير فقط هو المطلوب؟
ألم أقل أن كل مكبر مختلف عن مثيله و السبب أين سيوضع؟
كل مكان له أبعاده الخاصة والتى تسبب رنين لترددات دون الأخرى و يزيد من تعقيد الأمور أن الأثاث يساهم فى امتصاص بعض هذا الترددات لذا لا يمكن تحديد أى نسب أفضل لمكان ما سوى بالتجربة
فضلا عن أن الذوق الشخصى يختلف من شخص لآخر فلن يلومك أحد لو تحب إظهار صوت الطبلة أكثر من "الصاجات" مثلا أو العكس.
مع ظهور الدوائر المتكاملة و تميز أداء مكبر العمليات أمكن أن نصنع مرشحات لكل اوكتاف من الترددات (الأوكتاف هو المدى من تردد ما و نصفه أو ضعفه) وفى لغة الموسيقى يقال مثلا من دو إلى دو التالية و بالتالى تم عمل ما يسمى Graphic Equalizer أو المعادل البيانى لموائمة الاستجابة الصوتية للمكان بصورة أدق.
حسنا! و ما علاقة هذا بموضوعنا؟
شيء بالغ الأهمية، نحتاج أن نزيد من كسب المكبر فى هذين النطاقين و الأسوأ أن نزيد من طاقته و الخرج من السماعات.
وما المشكلة؟
كيف تولد السماعة الصوت – هو المشكلة. طبعا كلنا نعرف تركيب السماعة وهو ملف من السلك موضوع فى مجال مغناطيس قوى جدا و ملتصق برق من الورق. هذا الرق يعمل كمكبس يحرك الهواء أمامه و خلفه.
فى الترددات العالية نحتاج رق صغير ليستطيع الاهتزاز مع الترددات العالية وهذا أمر سهل التوفير و نلاحظ عادة فى السماعات الكبيرة وجود عدة سماعات داخل الكبينة الواحدة كل مقاس يناسب مدى ترددات .
فى الترددات العالية يشكل الهواء ضغطا على الرق مما يتيح نقل الطاقة من الملف عبر الرق إلى الهواء لكن فى الترددات المنخفضة للأسف فالحركة البطيئة تقلل من كفاءة السماعات بدرجة كبيرة جدا لذلك يلجأ لاستخدام سماعات كبيرة الحجم لتغطية هذا النقص و استخدام كبائن مصممة خصيصا للاستفادة من الرنين لتضخيم هذه الترددات.
رغم كل هذا مازلنا فى معضلة عويصة وهى الحاجة لقدرات عالية جدا لتوليد هذه الترددات المنخفضة.
لا أرى مشكلة – بدلا من مكبر 100 وات نستخدم 200 أو 400
حقا يمكن ذلك لكن لو نظرنا لتوزيع الصوت، ما هى هذه الترددات؟ الإجابة الطبلة
كم مرة تتكرر و ما زمنها مقارنة بباقى الآلات؟ - هذا هو الرد على السؤال السابق
لو زدنا قدرة المكبر سيكون أشبه باستخدام موتور شاحنة لإدارة موتوسيكل. والفاقد كبير.
أحد الحلول العبقرية التى قدمت لعلاج هذه المعضلة هو استخدام مكبرات طراز D و الأخر طراز G
طراز D :
الفقد فى الطاقة يكون أثناء الانتقال من الصفر لإحدى النهايتين لأن الطاقة= فولت × أمبير و صفر فولت فى أى أمبير = صفر طاقة و أيضا صفر أمبير فى أى فولت = صفر طاقة
لذا نستخدم نظرية المفتاح Switching فى هذا النظام. الصورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1536&stc=1&d=1315162593
تشرح فكرته حيث يوجد مولد موجة إما سن منشار أو مثلثة و فى الرسم مولد موجة مربعة بتردد 500 ك ذ/ث ليكون أعلى من أعلى تردد صوتى مطلوب تكبيره بعدة مرات – أى أن لكن ذبذبة صوتية على الأقل 25 موجة مربعة. ثم بواسطة مقاومة و مكثف تتحول لموجة مثلثة.
الموجة المثلثة تغذى مقارن و الذى بدوره يقارنها بالموجة الصوتية القادمة – فينتج 25 عينة أو موجة مربعة على الأقل.
المقارن هنا يقارن الجهدين و يكون خرجه إما +V أو -V
طالما جهد الإشارة أعلى من الموجة المثلثة يكون الخرج +V والعكس بالعكس أى طالما جهد الإشارة أقل من الموجة المثلثة يكون الخرج -V
لذا كلما زاد جهد الإشارة زاد عرض النبضات الخارجة و كلما قل الجهد قل عرض النبضة
تكبر قدرة هذه النبضات بترانزستورات الخرج وستكون هنا الكفاءة قرب 100%
طبعا إن كانت النبضة موجبا نحتاج لفتح الترانزيستور المتصل بالموجب و غلق المتصل بالسالب حتى لا يحدث قصر على المصدرين – و إن كانت سالبة نعكس حال الترانزستورين لذا وجب استخدام عاكس كما بالرسم مع ترانزستورات من نوع واحد أو نستخدم واحد سالب N وآخر موجب P
طبعا لتحويل النبضات من مربعة إلى موجة جيبيه نحتاج لمرشح وهو الملف والمكثف Low Pass Filter
التغذية العكسية السالبة للاستفادة من خواص هذه التقنية كما سبق الشرح.
بعد فهم النظرية إن شاء الله نشرح الدائرة بالتفصيل المرة القادم

ماجد عباس محمد
09-07-2011, 09:04 PM
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1542&stc=1&d=1315418577
الدائرة المرفقة لتوضيح الفكرة أكثر من التطبيق الفعلى و لهذا وضع مولد الموجة المثلثة كمربع ولكنه متصل بكل من +/- 15 فولت وهذا لسبب وهو التعريف بأن الخرج +/- فولت متماثل حول الصفر قد يكون +/-12 فولت مثلا لكن لن يكون من صفر إلى +15
يغذى الموجة المثلثة إلى مقارن وهو هنا 306 أى رقمه LM306 و كما سنعلم لاحقا كل مقارن لابد من توصيل مقاومة له إلى +VCC أما باقى المقاومات فهى لتحقيق الخاصية المكتوبة Hysteresis وهى كما سنعلم لاحق إن شاء الله أيضا لجعل الانتقال من – إلى + والعكس ناعما وإلا ستحدث اهتزازات وتخرج عدة نبضات بدلا من واحدة.
بعد المقارنة مع الصوت الداخل كما بالرسم تخرج النبضات كما بالرسم ذات عرض متغير حسب قيمة جهد الصوت كما شرحنا المرة السابقة.
هذا الخرج يدخل الترانزيستور 2N4403 من الباعث E و يخرج من المجمع C ولكن النبضات أصلا كبيرة تقارب 30 فولت من القمة للقمة لذا لا نحتاج لتكبير!
هذا حق ولكن سيحدث هنا شيئين
الأهم :لاحظ أنه بين -45 فولت و الخرج لذا سيتم تحويل الإشارة من +/- 15 إلى +15/-45 فولت وهو ما يسمى بتغيير المستوى Level Shifting ليناسب الترانزيستور الموسفت الأسفل
الإشارة تخرج من هذا الترانزيستور لطقم يعمل دفع وجذب Push-Pull وهما 2N4400,2N4403 و المقاومة 100 أوم الشهيرة لبوابة الموسفت.
نأخذ من الخرج و الموضوع على البوابة و نعكسه بترانزيستور موسفت آخر 2N6658 وهو العاكس المذكور فى المرة السابقة - لتغذية الترانزيستور العلوى
طبعا بعد ذلك نأخذ الخرج للمرشح المذكور وهو هنا مرحلتين ملف/مكثف و المقاومات 22 أوم لإخماد أى اهتزاز فيهما
و من الخرج نأخذ التغذية العكسية Feedback
هنا مكثف 2 مايكرو مكتوب عليه Boot Strap وهو فقط لحظة فتح الجهاز. عندا سيكون الجهد علية = صفر مما يجعل الترانزيستور العلوى مغلقا حتى يشحن وهذا يمنع أن يكون الترانزستورين مفتوحين قبل استقرار الدائرة فيحدث قصر على التغذية و أيضا يقلل من أن يفتح وحيدا عند البدء فيضع التغذية على السماعة إما تحترق أو يسبب صوتا ضخما لحظيا.
المرة القادمة إن شاء الله سنتناول آخر دائرة وهى 200 وات طراز G

ماجد عباس محمد
09-09-2011, 09:48 PM
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1548&stc=1&d=1315594102

كما عرفنا طبيعة الموسيقى، المشكلة الرئيسية هى الترددات المنخفضة لأن الترددات المرتفعة تعوضها زيادة كفاءة السماعات كما أن هناك وسائل أخرى توائم جيدا هذه الترددات مثل سماعات البلورات الكهرو ضغطية Piezoelectric Tweeters و تجهيزها ببوق مناسب يحسن من كفاءتها.
أيضا نذكر أن الترددات المنخفضة تحدث على فترات قليلة من الموسيقى بينما الترددات المتوسطة والعالية تحدث معظم الوقت.
لنحد المشكلة بصورة أدق نقول أننا لو زودنا مصادر التغذية لتناسب الترددات المنخفضة، تكون فاقد بالنسبة لباقى الوقت و أن قللناها لتناسب الترددات المتوسطة لن تكفى للترددات المنخفضة، لذا نشأت الفكرة أن نستخدم جهد للترددات المتوسطة والعالية وآخر أعلى ليخدم هذه اللحظات الأقل زمنا من التردد المنخفض.
والفكرة ببساطة استخدام ثنائيات تمد عند اللزوم (جزء من الذبذبة ) ثم تغلق باقى الوقت، لذا يجب أن تكون سريعة القطع حتى لا تسبب هى مشاكل وتشويه للخرج.
بالرجوع للدائرة سنجد أن معظمها سبق أن تعرضنا له ولا يوجد شيئا جديدا هنا سوى فى مرحلة الخروج.
تدخل إشارة الصوت من أقصى اليسار فى الطرف المسمى IN خلال المكثف 1ميكرو من طرفه السالب إلى قاعدة Q1 وهو مع Q2 أرقام 2SA872 يشكلان مكبر تفاضلى. المقاومة 22ك تحد تيار الدخول و 56ك لتوفر مسار تيار القاعدة للأرضى (صفر فولت). الخرجين على مقاومتى المجمع كل منهما 18ك .
أول خرج من مجمع Q1 Collector يذهب إلى قاعدة Q5 والثانى إلى قاعدة Q3 ، وهما يشكلان مكبر تفاضلى آخر. نفس فكرة مكبر 100 وات السابق الذى بدأنا به. فقط استبدلنا مقاومة المجمع بمصدر تيار ثابت.
الترانزيستور Q5 له مقاومة مجمع Collector Resistor مكونة من Q6 و الترانزيستور Q3 له مقاومة مجمع Collector Resistor مكونة من Q4 و كل من Q4,Q6 له مقاومتان 68ك لتوفير جهد التشغيل له.
نفس فكرة المكبر 100 وات الأول سنجد أن خرج Q3-Q4 يذهب للترانزيستور عاكس الوجه Q8 والذى يعمل مع الثنائى D1 كمصدر تيار ثابت و التيار فى D1 هو نفسه تيار Q8 أما Q7 فيشكل مصدر تيار ثابت بمقاومتين 68ك .
هنا سنجد نفس فكرة المكبر السابق 100وات نجد أن مجمع كل من Q7,Q6 بينهما جهد ثابت يتأرجح مع الإشارة بين +106فولت و -106فولت للتغذية العالية.
نلاحظ أن مرحلة الخرج تتكون من 2 ترانزيستور من نوع دفع وجذب Push-Pull و أرقامهما 2SD752,2SB722 وهما مع التغذية المنخفضة +/-44فولت من خلال ثنائيات U06C السريعة و على التوالى معهما HSB401A,HSB402P للجهد العالى +/-104فولت.
لاحظ أن قاعدة Q9 غير متصلة بأى جهد انحياز، لذا يظل مقفل Off ولهذا لا يقدم أى جهد لفتح Q10 والذى بدوره يظل مغلقا Off و أيضا Q15 مع Q16 نفس الشيء.
عند زيادة جهد الإشارة عند مجمع Q7 Collector يبدأ بفتح Q11 والذى يفتح بدوره Q12 إلى أن يزيد عن حد المصدر الصغير يبدأ جهد الإشارة من خلال الثنائى 1S562 بين Q7,Q9 فى إمداد قاعدة Q7 بتيار قاعدة فيبدأ فى التوصيل وهو تابع باعث Emitter Follower فيكون نفس الجهد تقريبا على باعثه E والذى ينتقل لبوابة Gate الترانزيستور Q10 فيبدأ فى التوصيل ممدا الخرج بطاقة أكبر
التغذية الخلفية السالبة لتقليل التشويه وتحسين الأداء يأتى من الخرج إلى قاعدة Q2 عبر 56ك، 27ك و المكثفات أيضا لتحسين النطاق الترددى.
المكثف C1 مع R1 يشكلان مرشح فك ترابط De-coupling Filter حتى لا تؤثر التيارات الكبيرة فى مرحلة الخرج من الدخول لمرحلة المكبر Q1,Q2 و مثلهما على الجانب السالب R3,C3 ونلاحظ أن جهدهما عالى 150فولت ثم يلى ذلك على الجانب الموجب فقط مقاومة R2 82ك و زينر 15فولت لتحديد جهد هذه النقطة عند 15 فولت لأن دائما وصله القاعدة/باعث Base – Emitter لا تتحمل جهدا عاليا مهما كان الترانزيستور قادر على التحمل. مكثف C2 للتخلص من ضوضاء الزينر.

الآن وبعد كل هذا الحوار؟ كيف أختار بديلا للترانزيستور؟!!
حسنا فليكن هذا موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
09-12-2011, 08:55 PM
اختيار البدائل Transistor Substitution
فى كل منتدى هناك من يستغيث طلبا لبرنامج بدائل للترانزيستور، وهناك من يدفع المئات لقاء طقم كتب البدائل، بعد هذا يتعامل معه كجداول اللوغاريتمات قالت كذا فهى كذا بدون حتى أن نفهم ما تقوله هذه الكتب، لا نأخذ فى الاعتبار أنها تقول صراحة هناك المئات بل الألوف غير هذا البديل لكن المجال لا يسمح لذكرهم و نجعل منه وسيلة تقييد بدلا من وسيلة إعطاء المجال والحرية للاختيار.
هنا سنحاول أن نفهم على أى أساس نبنى الاختيار – لعل الأمر يصبح سهلا فمما لديك تعرف أيها تستخدم.
أولا : استخدم نفس النوع
طبعا ليس منطقيا أن يتلف ترانزيستور FET و أبحث عن بديل من النوع العادى
ثانيا : استخدم نفس الخامة
لو كان لديك ترانزيستور جرمانيوم – استبدله بمثيل و ليس من السيليكون تحت دعوى أن السيليكون أفضل
حقيقة أنه أفضل لكن قد تحتاج لإعادة تصميم الدائرة
هيه ألم تقل أن الكسب لا يعتمد على خواص الترانزيستور؟!!
أجل ولم أقل أن جهد القاعدة لا يعتمد على قيم المقاومات، كما أن المعادلة التى استخدمناها لحساب مقاومة القاعدة – باعث والتى حسبنا بها الكسب كانت للسيليكون فقط
ثالثا :استخدم نفس نوع التطبيق.
فى صفحة الخواص تجد التطبيقات المقترحة للاستخدام مثل تطبيقات استخدام عام أو الصوت، التردد العالى، التردد العالى جدا ، مفتاح أو سويتش، مكبر قدرة الخ
حاول أن تلتزم بالتطبيق قدر ما تستطيع و الخلاف هنا للأعلى أفضل
مثلا تريد مذبذب محلى للراديو ، قد تجد مثلا ترانزيستور HF أو آخر VHF لا بأس لكن لا داعى لاستخدام UHFمثلا
رابعا : استخدم نفس الفولت أو أعلى
مثلا لو الترانزيستور المستخدم BC338 ستجد أنه مثيل BC337 ولكن الأخير يتحمل 40 فولت بدلا من 25 إذن لا بأس. لا تستخدم أخر 300 فولت مثلا لأن كما قلنا β تقل عند الجهد العالى
خامسا : استخدم نفس التيار أو أكبر
نفس ما قيل عن الفولت يقال عن التيار
وسادسا : تأكد من التردد ولا تعتمد كليا على نوع التطبيق و ستجده تحت بند Ft وتذكر بالميجا هرتز فمثلا لو كان لديك فى التطبيق سويتش قد تجد ترانزيستور يصلح حتى 1 ميجا والآخر 10 ميجا وثالث حتى 100 ميجا.

هناك طبعا استثناءات فلو تأكدت أن التغذية فى الدائرة 12 فولت ولا مجال لزيادتها لأى سبب و كان الترانزيستور المستخدم BC337 فى هذه الحالة لا مانع من استخدام BC338 الأقل فى الفولت

أحيانا يستخدم المنتجون أرقام لأنها موجودة بالمخزن وليست لأنها الأنسب ففى المثال السابق شراء BC338 سيكلفه إنفاق مال أما BC337 فهو موجود بالمخزن حتى لو زاد قليلا فى السعر فالمال الراكد يمثل خسارة

المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن موضوع آخر كالملح فى كل وجبة وهو Noise and distortion الخلاص من الضوضاء المتولدة فى المكبرات و تفادى تشويه الإشارة فى المكبرات

eng.Maher
09-21-2011, 12:59 PM
ما شاء الله .. جهد جبار ان شاء الله بكون بميزان حسناتك

عندي دائرة بسيطة نوعا ما :vis: بحاجة للقليل من التحليل إن أمكن
الدارة في المرفقات والمعلومات كالآتي:
RFC=100uH
R=100 Ohme
Mosfet=Hexfet IRFZ44n
Diodes 1N4148
Cap=6.8nF
V=12V

ملحوظة .. المحث النهائي عبارة عن loop نحاسي بنصف قطر = 8سم وهي tube بقطر 6 ملم

حاولت أعمل AC and DC analysis لكن ما نجحت معي !! وعملتلها simulation باستخدام multisim 11.0 ونجحت السيركت وكانت تولد تردد عالي (تقريبا 2.8MHz) يعني التحليل لازم يكون على high freq .. واللي بزيد التعقيد ان الموسفت عبارة عن بور موسفت يعني the equv. cct إلو تعقيد رسمي

الدارة بشكل رئيسي عبارة عن royer oscillator معدّل

فإذا في حدا ربنا منعم عليه بنعمة تحليل الدوائر الكهربائية يعمل and DC analysis لهذه الدائرة أو على الأقل يفهمني كيف بتشتغل

وإي مزيد من التوضيح انا جاهز ولكم جزيل الشكر سلفا

ماجد عباس محمد
09-21-2011, 03:16 PM
أخى
اسهل أن تعيد ترتيب المكونات فستبدو هكذا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1571&stc=1&d=1316606957
وهى بدون دائرة الرنين أشبه بالمذبذب المتعدد ثنائى الاستقرار وهو مشروح هنا و لكن وجود دائرة الرنين ستقوم بتوليد النبضات التى تقوم بفتح Q1 مرة ثم Q2 المرة التالية نتيجة الاهتزاز و الرنين و كلما فتح أحدهما يغلق الآخر مسببا مرور تيار فى ملف الرنين معوضا الفقد فيها مما يجعلها دائمة الإهتزاز
لو استبدلت RFC بمقاومات و تغيير تردد الرنين يمكنك الإهتزاز على اى تردد ولو منخفض و هى تستخدم لتوليد ترددات منخفضة حيث يكون الملف هو الإبتدائى لمحول و الثانوى هو ما رسمته أنت كدائرة رنين أخرى

eng.Maher
09-21-2011, 06:17 PM
شكرا أستاذي المشرف على هذا التوضيح لكن هناك امور بحاجة للتوضيح بالنسبة لي ان أمكن..

ماذا تقصد بـ" المذبذب المتعدد ثنائى الاستقرار" الذي ذكرته .. حاولت البحث عنه ضمن الصفحات السابقة ولم أجده!!

نعم هو متذبذب يعتمد على الديود كتغذية راجعة له "feedback" .. يعني ضروري وجود الدايود لإعطاء التردد المناسب ( تردد الرنين ) .. فلماذا استغنيت عنه في الرسمة " المعدلة " واعتبرته مجرد سلك عادي!! هل تعني بأنه لا يوجد أي دور للدايود في عملية انشاء التيار المتردد!!

سؤال أخير .. هل يمكن عمل AC and DC analysisِ لهذه الدارة ؟؟

مرة أخرى .. شكرا جزيلا لك أستاذنا

ماجد عباس محمد
09-22-2011, 12:38 PM
شكرا أستاذي المشرف على هذا التوضيح لكن هناك امور بحاجة للتوضيح بالنسبة لي ان أمكن..

ماذا تقصد بـ" المذبذب المتعدد ثنائى الاستقرار" الذي ذكرته .. حاولت البحث عنه ضمن الصفحات السابقة ولم أجده!!

اخى هو Bi-stable multi vibrator فى المشاركة 87 فى هذه الصفحة
http://www.dbaasco.com/vb/showthread.php?t=6441&page=9



نعم هو متذبذب يعتمد على الديود كتغذية راجعة له "feedback" .. يعني ضروري وجود الدايود لإعطاء التردد المناسب ( تردد الرنين ) .. فلماذا استغنيت عنه في الرسمة " المعدلة " واعتبرته مجرد سلك عادي!! هل تعني بأنه لا يوجد أي دور للدايود في عملية انشاء التيار المتردد!!

الدايود فقط لمنع التغذية المستمرة من السير فى اتجاه ما وليس لغذية
اكتب اسم هذا المذبذب فى جوجل ستجد العديد من الدوائر المعدلة له و بدون دايودات

سؤال أخير .. هل يمكن عمل AC and DC analysisِ لهذه الدارة ؟؟

مرة أخرى .. شكرا جزيلا لك أستاذنا
الأمر ممكن فقط تحدد قيمة L للملفين و RP و مدى الربط بين الملفين وهل يكونا محول و الربط بينهما 100% او ماذا؟
تحليل الدائرة أيضا يتطلب تحديد مقاومة RFC الأومية

ماجد عباس محمد
09-22-2011, 12:39 PM
Noise and distortion
الضوضاء خاصية مصاحبة لكل شيء يمر فيه تيار كهربى و يزيد بزيادة المقاومة.
أما سببها فهو حركة الإلكترونات داخل الجسم.
عند توصيل جهد كهربى، تتسارع الإلكترونات منجذبة للطرف الموجب حتى تصدم أقرب ذرة فتنزل سرعته للصفر و تبدأ من جديد، أو تنحرف فى مسارها مغيرة سرعتها حتى تعود لمسارها الأول – كل إلكترون له ظروفه لذا تنتج آلاف الحركات وكل منها تمثل تيار لحظى صغير.
نظرا لكونها غير منتظمة فهى تغطى النطاق الترددى بكامله ، من أدنى قيمة تتوقعها حتى أعلى تردد تفكر أن تبنى له دائرة مكبر.
الضوضاء مشكلة أى جهاز استقبال عالى الحساسية أو مكبر لمصدر إشارة ضعيفة عالى الكسب فما لم تكن الإشارة أكبر من الضوضاء، يكون تكبيرها أصعب ما لم يكن مستحيلا.
لهذا قامت دراسات و استحقت شهادات و جوائز للتغلب على الضوضاء – فقط تخيل محاولة استقبال ما ترسله مجسات الفضاء منذ سنوات ، و تخيل استقبال ما ترسله المجسات على سطح الكواكب – طبعا لا يمكن أن تكون محطة الإرسال قوية فالطاقة عنصر حيوى هناك و أيضا قدرة المرسل تتناسب مع وزنه و كل جرام يكلف ملايين لإرساله لكوكب فى المنظومة الشمسية – الأفضل أن نزيد قدرة المستقبل.
حسنا إذن الأفضل أن نكتفى بدوائر ترددها مناسب لنبتعد عنها!!
حقا؟ هل رفعت صوت المسجل دون شريط أو أى مكبر دون إشارة و شمعت صوت أشبه بسقوط سيل من الرمال على ورقة؟ هذا تأثير الضوضاء.

كيف التخلص من الضوضاء؟
بل قل كيف نحد من تأثيرها، كلما قلت مقاومة المصدر قلت ضوضاؤه و المسالة تنطبق أيضا على مقاومة دخول المكبر لذا يلجا دوما إلى استخدام المقاومة المناسبة.
لتقليل تأثير الضوضاء كما ذكرت هناك أبحاث عديدة فى طبيعتها من حيث أنها عفوية و محاولة استغلال ذلك و لنذكر مثال بسيط عن كيفية استخلاص إشارة من ضوضاء اعلى منها
لو استخدمت مكبر ما ليكبر إشارة فى وسط ذو ضوضاء عالية ستنتج إشارة مكبرة مع ضوضاء مكبرة.
ولو استخدمت مكبر آخر ليكبر نفس الإشارة ستنتج نفس الإشارة مكبرة مع ضوضاء أخرى مكبرة. لا تنسى أن الضوضاء تتولد فى دخول المكبر وهى خاصية له
ولو استخدمت مكبر ثالث ليكبر نفس الإشارة ستنتج نفس الإشارة مكبرة مع ضوضاء ثالثة مكبرة.
لو جمعنا خرج الأول والثانى سينتج بالتأكيد ضعف الإشارة، لكن هل ينتج ضعف الضوضاء؟
لأن طبيعة الضوضاء عفوية لن تكون لحظيا بنفس القيمة والوجه مما يجعل بعضها يضيف والآخر يطرح و بالحساب و التجربة وجد أنها تنتج جذر 2 أى 1.414 وليس الضعف
لو جمعنا الثلاثة نحصل على جذر 3 أى 1.7 مقابل ثلاث أضعاف الإشارة وكذا
بالطبع هناك العديد من الأساليب الحديثة و المتقدمة للتغلب على هذه الحالة
المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن التشويه

ماجد عباس محمد
09-25-2011, 07:28 PM
التشويه:
التشويه هو اختلاف الإشارة المكبرة من خرج المكبر عن إشارة الدخول فى أى صفة من صفاتها
صفات الإشارة هى قيمة ، تردد ، وجه ولهذا نجد لدينا ثلاث أنواع من التشويه
تشويه القيمة هو خروج مجموعة الترددات بقيم ليست مساوية للدخول
تشويه التردد وهو خروج الترددات بنسب غير نسب الترددات التى دخلت
تشويه وجه هو اختلاف علاقة الوجه بين الترددات المختلفة فى الخروج عنه فى الدخول

تشويه القيمة Amplitude Distortion:
حينما تكون العلاقة بين الدخول والخروج غير خطية، فإن أجزاء الإشارة الداخلة لا تكبر بنفس النسبة و عليه تخرج الإشارة بشكل غير مطابق لما دخلت به
أهم أسبابه هو تشبع المكبر أى وصوله لمنطقة لا يستطيع الاستجابة بعدها فمثلا:
لو أن التغذية لمرحلة الخرج +/- 30 فولت والكسب =10 فأقصى ما تستطيع تكبيره هو نظريا +/- 3 فولت و ما زاد عن ذلك لا يستطيع المكبر التجاوب معه و عمليا فإن آخر فولت أو اثنين ربما لا يقدر المكبر أن يكون مثاليا خلالهما.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1575&stc=1&d=1316968070
أيضا من أسبابه استخدام مكونات غير خطية مثل الثنائيات و الترانزستورات لذلك استخدام التغذية الخلفية السالبة من أهم الوسائل لتقليل تأثير تشويه القيمة.
تعمد حدوث هذا التشويه يستخدم أحيانا لعمل مزج بين إشارتين إحداهما ضعيفة و يصعب تكبيرها على ما هى عليه إما للصعوبة أو ارتفاع الكلفة مثال وحدة LNB فى طبق الاستقبال ، مستقبل الرادار ألخ

تشويه التردد Frequency distortion :
عند دخول مجموعة ترددات مكبر ما، فالمفروض أن تخرج كلها مكبرة بنفس القيمة و أول أسباب تشويه التردد هو عرض النطاق للمكبر، فلو كان اقل من الترددات المطلوبة سيكبر بعضها بكامل النسبة و التى على حدود النطاق سيقل الكسب عندها و التى خارج النطاق ربما لا تكبر إطلاقا
فى مكبرات التردد الصوتى هذا الأمر أساسى لكن فى مكبرات الموسيقى قد يفعل ذلك عن عمد حسب ذوق المستمع و أكبر دليل على هذا التشويه هو ما يسمى Sub Woofer حيث تكبر الترددات المنخفضة لمستويات غير طبيعية لرغبة مستمع لا يدرى ماذا يفعل بجسده
طبعا التغذية الخلفية تقلل من أثرة و يفعل عمدا فى المكبرات لتحقيق الإنتقائية مثل مكبرات التردد الحامل للصوت فى التليفزيون حيث ينتقى تردد 5.5 ميجا هيرتز ويرفض ما هو خارج النطاق المطلوب، و انتقاء 38ك هرتز القادم من الريموت لجهاز الاستقبال
تشويه الوجه Phase Distortion :
تشويه الوجه هو اختلاف علاقة الوجه بين الترددات المختلفة فى الخروج عنه فى الدخول ويحدث كلما اقتربنا من حدود النطاق الترددى لمكبر و السبب أن ما يحد النطاق كما سبق و شرحنا و حسبنا هو المكثفات و الملفات والمقاومات فى الدوائر وكلها تسبب تأخير (راجع موضوع المقاومة والمكثف و موضوع الملف والمقاومة)، هذا التأخير يحدث لهذه الترددات دون غيرها مسببا تأخير و اختلاف فى الوجه
أيضا التغذية الخلفية السالبة تقلل من تأثيره وهو فى الترددات الصوتية تسبب إضعاف بعض الأصوات إن أتت للأذن فى أوقات متعاكسة أما فى الرؤية فأثرها كبير ففى نظام التلفيزيون الأمريكى يتسبب فى تغيير اللون وفى بعض الأنظمة الأخرى يقلل من شدة الإضاءة إذا جمعت
أحيانا يضاف عمدا لإحداث مؤثرات مثل الرنين Reverberation
المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن كيفية الربط بين المراحل ربطا يتيح تكبير الجهد المستمر وهو الخطوة الأولى لمكبر العمليات Operational Amplifier و مرحبا بالدوائر المتكاملة.

eng.Maher
09-27-2011, 09:13 AM
شكرا على المعلومات القيمة .. صراحة شرح سلس ومميز .. لذلك لا يمكنني سوى قول جزاك الله خيرا فقد قال صلى الله عليه وسلم " من قال لاخيه جزاك الله خيرا فقد أجزل العطاء" أو كما قال (:

سامر وردان
09-27-2011, 11:47 AM
يسلمو ع المعلومات الرائعة

ماجد عباس محمد
09-27-2011, 12:56 PM
شكرا جزيلا لكم

es2010am
11-04-2011, 07:18 PM
الف الف شكر

السيدالديب
11-18-2011, 05:32 PM
شكرا

bahisad
11-27-2011, 12:03 PM
برك الله فيك

kornofa
12-10-2011, 04:02 AM
مشكور علي الجهد الرائع حقيقة لم اتوقع ان اجد كل هذه المعلومات في مكان واحد اتمني ان استفيد من هذه المعلومات kornofa

أبو يعرب
01-14-2012, 06:34 AM
استاذنا الكبير
بارك الله فيك وأغناك
وأعطاك حتى أرضاك
فعلا ً يعجز اللسان عن الشكر بمقدار إفادتك لنا وإثراء معلوماتنا
بانتظار المزيد من معلوماتك إن شاء الله

sama
02-20-2012, 08:34 AM
جزاك الله خيرا

mohab_deep
02-28-2012, 09:43 AM
الشكر قليل عليكم اللة يزيد من امثلكم

ماجد عباس محمد
02-29-2012, 11:20 AM
المكبر التفاضلى Differential Amplifier
المكبر التفاضلى من أهم المكبرات لدراسة الدوائر المتكاملة المعروفة باسم مكبر العمليات Operational Amplifiers فإن فهمتها لن تجد صعوبة فى التعامل مع المكبرات وإلا ستجد دوما تصرفات غير متوقعة للمكبرات لن تعرف لها سببا – حسنا – إن شئت فهو انك لم تستوعب المكبرات التفاضلية جيدا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1720&stc=1&d=1330503431
كمل فى شكل 1 سنجد انه مكون من 2 ترانزيستور ومقاومات ، ليس لآيها أفضلية أو تميز فلو وضعت مرآة فى المنتصف سترى التماثل
لكى نضع تمايز يحدد لنا أيها نتحدث عنه ، سنجد أن الترقيم لا يقودنا لشيء ، لذلك فلنفترض أرقاما من أجل الحوار و نرى لاحقا كيف نكون التمييز
نفترض لسهولة الحساب أن مصدرى التيار المستمر +VEE,-Vcc متساويان عدديا و اختلاف التسمية لتمييز اختلاف القطبية حيث أحدهما موجب والآخر سالب

نتحدث أولا عن حالة السكون حيث الأمور كما بالرسم فقط
نجد مقاومات المجمع متساويتان و مقاومة الباعث مشتركة ، ونجد أيضا أن التماثل يقود لتساوى تيارى المجمع و مجموعها يمر فى مقاومة الباعث المشتركة ، و من ثم جهد المجمع متساوى لكلاهما.
هل تريد حسابها ؟ قانون أوم طريقنا دوما
جهد القاعدتين يساوى صفر بسبب المقاومتان Rb1,Rb2 و عليه جهد الباعث هو سالب 0.6 فولت
تيار المقاومة المشتركة R سيكون فرق الجهد مقسوما على المقاومة
(Vee-0.6)/R
هذا التيار ينقسم لنصفين متساويين نصف لكل ترانزيستور وهو يمر عبره و لنسميه Ic1 خلال المقاومة Rc1 والآخر نسميه Ic2 يمر عبر المقاومة Rc2 ومن قانون أوم أيضا جهد المجمع على نفس الأساس يكون
(Vcc- Ic*Rc)
ولا يهم وضع رقم 1 أو 2 فما يصير على هذا يتكرر فى ذاك
نلاحظ هنا الاتزان العجيب لهذه الدائرة وهو ناتج من التماثل ، فلو زاد التيار لأى سبب كان فى أحد الترانزيستورين سيزيد التيار فى المقاومة المجمعة R ويزيد الجهد عليها فيقل انحياز قاعدة الثانى ويقل التيار به بنفس القيمة تقريبا و من ثم زيادة تيار المجمع للأول هو نقصان تيار المجمع للثانى والعكس و نفس الشرح لجهد المجمع أى أن زيادة جهد الأول هى نقص جهد الثانى
مهلا أعلم انك تقول لو أن التيار فى المقاومة المجمعة R كان ثابتا لا يتغير لن يشعر الترانزيستور الثانى بشيء ولن تتغير جهوده

حقا أصبت ولكنى قلت "تقريبا" وهذا الفارق الطفيف يقل كلما زاد معامل الكسب بيتا و أيضا كلما زادت قيمة المقاومة المجمعة R – فقط تذكر هذه الجملة

لو أدخلنا إشارة متغيرة لقاعدة الترانزيستور Q1 و لفهم الأحداث نتحدث عنها لحظيا كأنها آلاف اللحظات أو النقاط حيث نستطيع اعتبار أن الجهد لا يكاد يتغير ، فعندها نجد الحوار السابق سارى هنا و يمكننا أن نتذكر عبارة زيادة جهد الأول هى نقصان جهد الثانى والعكس – أى أن الإشارة تخرج من الاثنين ولكن بوجه معاكس وهذا ما يميزه فإشارة Q1 تخرج من مجمع Q1 بوجه معاكس و من مجمع Q2 بوجه مساوى - وأيضا فإشارة Q2 تخرج من مجمع Q2 بوجه معاكس و من مجمع Q1 بوجه مساوى

الظاهرة السابقة (خرجين متعاكسين) جعلهم يطلقون الأسماء أطراف الدخول الطرف الموجب والسالب – مهلا فالتسمية خادعة فلا يوجد هنا موجب أو سالب ولكن المقصود أن هذا الطرف نسبة للطرف الذى نأخذ منه الخرج يعطى خرجا غير معكوس (و يسمى لذلك موجبا) أما الآخر فيعطى خرجا معكوس (موجبه سالبا وسالبه موجبا ويسمى لذلك سالبا) والسبب أن عكس الوجه دوما يعبر عنه حسابيا بالإشارة السالبة كما ذكرنا فى التغذية العكسية سابقا

الكسب؟ كما حسبنا سابقا لو حسبنا تيار المجمع – الباعث ومنه مقاومة الباعث كما سبق 25 مللى فولت أو 32 مللى فولت مقسوما على التيار مللى أمبير - فقط المقاومة مضاعفة هنا لأن التيار فى المقاومة ينقسم على باعث Emitter 2 ترانزيستور - سيكون الكسب التقريبىيساوىمقاومة المجمع RC مقسومة على ضعف هذه المقاومة Rbe
بما أن Rbe تساوى 0.032 ÷ تيار الباعث لترانزيستور واحد أو 0.32 ÷ نصف تيار المقاومة R
إذن نتحكم فى الكسب إما بتغيير المقاومة R أو بتغيير تيار الباعث لو فكرنا فى استبدال المقاومة بشيء ما.
قبل أن نترك هذه النقطة البالغة الأهمية – نكرر أن الكسب تقريبا نسبة مقاومتين أحداهما تعتمد أساسا على تيار المجمع/باعث Collector-Emitter وهو بدوره كما ذكرنا يعتمد أساسا على قيمة مقاومة الباعث R وهى حقيقة هامة جدا – تذكر هذه الحقيقة فلها استخدامات سحرية
لأهمية هذا الموضوع سنركز على النقاط الهامة
· لكى تعمل الدائرة لابد من مرور تيار فى القاعدة Base لكل ترانزيستور
· تيار القاعدة Base سيكون داخلا للقاعدة Base للأنواع س م س NPN وخارجا من القاعدة Base للأنواع م س م PNP
· الكسب يزيد بزيادة كل من مقاومة المجمع و مقاومة الباعث المشتركة أو تيار الباعث
· أحد الأطراف يعطى خرجا "موجبا" بينما الآخر يعطى خرجا مساويا "سالبا"أى معكوس الوجه

لكون هذه الدائرة مدخل كل دوائر مكبرات العمليات سنرى المرة القادمة إن شاء الله كيف نحسنها وفى انتظار أى استفسارات

تقنيات بالعربي
03-10-2012, 08:28 PM
مجهود طيب

amerelhozn
03-18-2012, 11:27 PM
مشكووووووووور جدا

amerelhozn
03-18-2012, 11:28 PM
ياريت من حضرتك نكمل مشروع الدوائر الكهربية

amerelhozn
03-18-2012, 11:29 PM
مع وضع اسماء الخامات والاسعار

amerelhozn
03-18-2012, 11:52 PM
شكرا جدااااااااااا

amerelhozn
03-18-2012, 11:53 PM
جداااااااااااااااااااااااااااااا

ghnabil
03-20-2012, 05:27 PM
thnx

a.k.
03-27-2012, 12:46 AM
thanksssssssssssssssssssssssssssssssss

هبة الجرادي
03-27-2012, 09:09 PM
أستاذنا العزيز/ماجد السلام عليكم ورحمة الله
هندستي في الميكانيك اضطرتني للالكترونيات واوقفتني مكاني لم اجد من يحل المشكلة خريجين وكهربائيين وغيرهم كلهم لم اجد عندهم الحل .
عموما استاذي العزيز : المحرك بروشلس blcd الخاص بالسيدي روم ذو ال9 اقطاب (ملفات) الخارج منها 3 اطراف المقاومة بين كل طرف وآخر متساوية = 2 اوم ، وكذلك محرك القرص الصلب ذو ال12 قطبا يخرج منها 4 اطراف المقاومة بين 1و2و3 متساوية =4 اوم ماعدا بينها وبين 4 فهي 2 اوم .
ماهي المشكلة ؟ المشكلة تتلخص في ان المطلوب لكل منهما دائرة الكترونية مدخلها يتصل به قطبي التيار المستمر (+ و -) 12فولت ، ومخرجها يتصل بهذه الاطراف حسب عددها . ماهي هذه الدائرة ومم تركب ؟؟
أرجو استاذي العزيز ، لو تكرمت افادتي وافادة الغير بالشرح والصور ، والله لا ولن يضيع اجرك ، فاني وغيري كذلك لم نجد عبر شبكة الانترنت سوى من يمر على شرح ذلك مرورا عابرا بقوله : هي بسيطة ولسنا بصدد شرحها !! ويمضي ...
ارجو الافادة حيث اريد تشغيل هذا المحرك مستقلا عن الكمبيوتر ، لعمل جهاز جيروسكوب ، او اي استعمالات اخرى تتطلب قوة عزم وصغر حجم ، التي لاتتوفر في محركات بروشيد (ذو الفحمات) ... ارجو ذلك مع خالص تحياتي والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته .. اخوكم/هبة ابراهيم الجرادي - اليمن - صنعاء

هبة الجرادي
03-27-2012, 09:09 PM
أستاذنا العزيز/ماجد السلام عليكم ورحمة الله
هندستي في الميكانيك اضطرتني للالكترونيات واوقفتني مكاني لم اجد من يحل المشكلة خريجين وكهربائيين وغيرهم كلهم لم اجد عندهم الحل .
عموما استاذي العزيز : المحرك بروشلس blcd الخاص بالسيدي روم ذو ال9 اقطاب (ملفات) الخارج منها 3 اطراف المقاومة بين كل طرف وآخر متساوية = 2 اوم ، وكذلك محرك القرص الصلب ذو ال12 قطبا يخرج منها 4 اطراف المقاومة بين 1و2و3 متساوية =4 اوم ماعدا بينها وبين 4 فهي 2 اوم .
ماهي المشكلة ؟ المشكلة تتلخص في ان المطلوب لكل منهما دائرة الكترونية مدخلها يتصل به قطبي التيار المستمر (+ و -) 12فولت ، ومخرجها يتصل بهذه الاطراف حسب عددها . ماهي هذه الدائرة ومم تركب ؟؟
أرجو استاذي العزيز ، لو تكرمت افادتي وافادة الغير بالشرح والصور ، والله لا ولن يضيع اجرك ، فاني وغيري كذلك لم نجد عبر شبكة الانترنت سوى من يمر على شرح ذلك مرورا عابرا بقوله : هي بسيطة ولسنا بصدد شرحها !! ويمضي ...
ارجو الافادة حيث اريد تشغيل هذا المحرك مستقلا عن الكمبيوتر ، لعمل جهاز جيروسكوب ، او اي استعمالات اخرى تتطلب قوة عزم وصغر حجم ، التي لاتتوفر في محركات بروشيد (ذو الفحمات) ... ارجو ذلك مع خالص تحياتي والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته .. اخوكم/هبة ابراهيم الجرادي - اليمن - صنعاء

ماجد عباس محمد
03-28-2012, 09:29 AM
أختى
لم انفذ هذه الدائرة من قبل ولكن من المواقع فهو موتور 3 فاز عادى و هذا سبب قوته و دوائره سهلة فعلا
هنا دوائر كثيرة يمكنك تفحصها و ما تختاريه يمكننا مناقشته هنا
نتائج بحث جوجل (https://www.google.com.eg/search?q=Hard+disk+motor+control&hl=en&newwindow=1&client=firefox-beta&hs=HBn&pwst=1&rls=org.mozilla:en-US:official&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=r6pyT9XyCs-VOqeR4L4O&ved=0CHsQsAQ&biw=1143&bih=658)

هبة الجرادي
03-29-2012, 12:41 AM
استاذي العزيز/ماجد ، جوزيت خيرا ، واشكر لك تجاوبك رغم شغلك ، وكذا الرابط الذي دليتني اليه ، فقد قضيت ليلة كاملة ابحث فيه ، فلم اجد الا مازادني حيرة لكثرة المكونات الالكترونية التي تحويها معظم الصور والمخططات واطلعت حتى على فديوهات توضيحية ، في الموقع المذكور وفي مايتفرع عنه من المواقع ، وكانها ذات اغراض كثيرة لست بحاجة اليها انا في مشروعي (الجيروسكوب) ، انما حاجتي فقط الى ابسط واخف دائرة تأخذ 12 فولت -مثلا- من بطارية السيارة او مخرج شاحن الكمبيوتر المحمول وتعطي تيار يناسب المحرك ذو ال3 اطراف او ال4 اطراف المذكورة في طلبي الاول ، اضافة - اذا امكن - الى مكون يتحكم في السرعة من ادنى سرعة الى اقصى سرعة ولو تصل حبذا حتى الى 20,000 دورة في الدقيقة ، حيث ان دقة الجيروسكوب تعتمد على سرعة المحرك.
فالمرجو منك استاذ/ماجد : مادامت هذه الدائرة بسيطة ان تختار ابسط هذه الدوائر التي تؤدي الغرض المذكور كفكرة اساسية ، رسما وتوضيحا من مصدر التيار الى ربطه باطراف ملفات المحرك ، وستكون -عربيا- كما اعتقد اول من قال فيهم حبيبنا محمد -ص- : " إن الله يحب إذا عمل أحدكم عملا أن يتقنه" ، لاني وجدت في كثير من المواقع شرحا للمحرك المذكور وطريقة لفه وعدد لفاته و ... الخ بالصور والشرح خطوة خطوة حتى وصل الى الاطراف التي تخرج منه وانها توصل الى دارة الكترونية بسيطة وأنهى كلامه عند أهم خطوة كان يجب أن يوضحها ، فهي اهم من شرح كيفية وعدد واتجاه اللف ، لأن هذا الامر يستطيع الشخص ان يفك المحرك ويحل الملف ويعرف كل شئ عنه ويعيد كل شئ كما كان ، خلافا للترانزستور او الديود او او ... الخ من العناصر الالكترونية المعقدة ..
معذرة اخي العزيز طولت عليك . واي شئ لم اوضحه آمرني وأنا مستعد ..والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته ...
توضيح : اسم "هبة" لدينا في اليمن مذكر وليس مؤنثا ، هذا لتصحيح ماورد في ردك -مشكورا- على طلبي الاول أستاذنا ماجد. ثانيا : مادام المحرك هو 3فاز عادي فالرجاء هو : ماهي الدائرة التي تأخذ 1فاز دي سي وتعطي 3فاز دي سي وهذا اختصارا لكل ماسبق.
ثالثا : علام تعتمد سرعة المحرك على عدد لفات الاقطاب ام على عدد الاقطاب ام على سماكة السلك النحاسي المعزول للملف ام على الدائرة الالكترونية آنفة الذكر ؟؟؟
ارجو الافادة . مع خالص التحية ..

ماجد عباس محمد
03-29-2012, 09:59 AM
امنحنى بعض الوقت

لكن لو تريد الدقة كما تقول فالأفضل شراء جيروسكوب جاهز فالدقة ليست فى ثبات توجه القرص فقط و لكن أيضا فى دقة قراءة أى تغير للعودة للإتجاه الصحيح

ايضا على ما اذكر فإن اقصى سرعة له كانت 7500 دورة

هبة الجرادي
03-29-2012, 06:08 PM
استاذي العزيز/ماجد :
لك ماتريد من الوقت . لكني لا استطيع التوقف وساحاول استخلاص مطلبي ممابداخل الكمبيوترات التي اخرجت منها المحركات لعلي اجد فيها بعض ما اريد منك.
وبالنسبة للجيروسكوب فالذي اعرفه انه يكون ضمن الطائرات والسفن وليس مستقلا وان كان مستقلا فتعلم ندرة هذه الاشياء لدينا كعرب فضلا عن اليمن ، ولو اجده لاشتريته ، علما اني بحثت عن جهاز انفرتر Inverter الذي قد يقوم بمهمة ما اطلبه منك فلم اجد من يعرفه ما بالك بالجيروسكوب.
ثانيا الجيروسكوب الذي في فكرتي ليس كمبين ومحافظ على الاتجاه فحسب ولكن كذلك يرسم لك خط وتعرجات واطوال الطريق وحتى يرسم نسب ومقدار ارتفاع المكان عن مستوى سطح البحر ، سواء يرسم على الورقة مباشرة او على شاشة الكمبيوتر بربطه ميكانيكيا بالماوس او بالطريقتين معا.
وبالنسبة للدقة انت على حق انها تعتمد على دقة آلية قراءة التغير في الاتجاه ، ولكن قوة مقاومة التغير تتناسب طرديا مع سرعة عجلة الجيروسكوب التي هي سرعة دوران المحرك ، والتي قرأت عنها انها تصل الى 24,000 دورة/دقيقة والمحرك لاتزامني تردده = 400 ميجاهيرتز ، وجهده 24 فولت.
ايضا اخي واستاذي العزيز افكاري ومن ضمنها الجيروسكوب ، معظم مكوناتها تعتمد على مبادئ الميكانيكا ولها مميزاتها عن التي قرأت عنها قبل ان تدعم بالالكترونيات ، ولو دعمت بها لكانت احسن باذن الله.
واملي ان يجمع الله طاقات هذه الامة فتتكامل في كل المجالات الى مافيه خيرها وعزتها.

ماجد عباس محمد
03-29-2012, 07:09 PM
بالتوفيق إن شاء الله لكن الوحدات الجاهزة موجودة بالقاهرة وهذا رابط المحل
http://ram-e-shop.com/oscmax/catalog/advanced_search_result.php?keywords=gyroscope&osCsid=a666e1f861970572daee19588cf6c48f&x=13&y=10
أخى
لا توجد محركات ترددها 400 ميجا هيرتز فهذا التردد يقارب الميكرو ويف

هبة الجرادي
03-29-2012, 07:42 PM
عفوا استاذ ماجد اقصد 400 هرتز
كذلك الرابط يحوي :
Gyroscope Module "LISY300" 250.00L.E
Gyroscope Module 3-Axis L3G4200D 250.00L.E.
وهما كما فهمت من الصور والجملتين اعلاه عبارة عن صورة للوحة الكترونية الثانية منها لجيروسكوب ذو 3محاور او 3 درجات حرية حركة اي X,Y,Z
والسعر 250 جنيه ، ولكن الجيروسكوب اين هو في العرض ؟ إلا أن يكون المقصود هو جيروسكوب ليزري لا يحوي محرك ولا عجلة ، فهذا لازلت عنه بعيدا. ارجوا الافادة .

ماجد عباس محمد
03-29-2012, 09:00 PM
ولماذا لا تحمل الداتا شيت من الموقع و تقرأه لتعلم أن الأول محور واحد و الثانى ثلا3 محاور و باقى بيانات كل منهما؟؟

هبة الجرادي
03-29-2012, 09:37 PM
استاذي العزيز/ ماجد ...
اشكرك على تجاوبك وارجو معذرتي لاشغالك بما انت عنه في غنى.
وحسب كلامك حملت الداتا شيت للنوعين واطلعت عليها وهي كما توقعت جيروسكوبات ليزرية ، اما فهم بياناتها (وهي 5 ملفات بي دي اف) فتحتاج لدورة تدريبية لعدة شهور ، وبعد فهمها كيف ومن اي الاطراف تستخرج الاوامر للراسم كيف يتجه ويرسم مسارك في الورقة حسبما انت متجه ، اي مشكلة + مشكلة = 2 بدلا عن 1

ماجد عباس محمد
03-30-2012, 08:22 AM
قرات الداتا شيت فلم اجد كلمة ليزرى هذه
عموما يبدو أن مشكلة ربط الهارد بحساسات تشعر بتغيير الإتجاه أسهل من استخدام واحد جاهز و مرفق برامج تشغيله
عموما الجيروسكوب لا يرسم و لا يوجه، هو فقط يشير إلى نقطة ثابتة فى الفضاء و عليك الباقى

هبة الجرادي
03-30-2012, 07:51 PM
قرات الداتا شيت فلم اجد كلمة ليزرى هذه
عموما يبدو أن مشكلة ربط الهارد بحساسات تشعر بتغيير الإتجاه أسهل من استخدام واحد جاهز و مرفق برامج تشغيله
عموما الجيروسكوب لا يرسم و لا يوجه، هو فقط يشير إلى نقطة ثابتة فى الفضاء و عليك الباقى

استاذ ماجد السلام عليكم وجمعتك وكل ايامك مباركة.
الجيروسكوب الحديث مثل الذي عرفتني عليه يعمل بما يقارب عمل الماوس الليزري الحديث وبطريقة اعقد منه.
الذي اقصده انا تقريبا يشبه عمل الماوس القديم ذو الكرة والعجلتين الملامستين لها.
اما مهمتي التوجيه والرسم فان الجيرو الحديث والقديم يقومان بمهمة التوجيه بواسطة الحساسات التى ترسل اشارات الى محركات التوجيه حسب تغير اتجاه السفينة او الطائرة ولولا ذلك لكان الجيروسكوب والبوصلة المغناطيسية القديمة سواء في الفائدة.
اما المهمة الثانية وهي الرسم فهي التي ساضيفها على الجيروسكوب باضافة الراسم.
هذا الراسم هو عبارة عن عربة بحجم الماوس لها عجلات تدور بدوران عجلات العربة التي نركب عليها والمثبت عليها الجيرو والراسم وحاملة الورق التي يرسم عليه خط السير بواسطة القلم المثبت بالعربة الراسمة.
وبواسطة جيربوكس متعدد السرعات يمكنك تغيير مقياس الرسم كما تريد حسب التفاصيل العامة او الدقيقة التي تريد ظهورها على الرسم (كخارطة طبوغرافة عامة او كمخطط معماري مدني تفصيلي).
ومهمة الجيروسكوب هو فقط توجيه عجلات هذه العربة شمال/جنوب/شرق/غرب ... الخ بالدرجة واجزاء الدرجة دورة كاملة وان تكررت.
والمخططات التوضيحية لهذا الجهاز موجودة لدي اذا اردت الاطلاع عليها انا مستعد انزلها لكن لكي يفهمها غيري تحتاج لترتيب وشروحات عليها ولو انها مفهومة بالنسبة الي ، والمشكلة لدي اني رسمتها على نظام ويندوز اكس بي بصيغة جيف والآن مركب نظام ويندوز7 ، بمجرد تحرير اي صورة جيف بواسطته وحفظها تظهر تشوهات من حيث تعدد اللون الواحد الى عدة الوان متدرجة ومختلفة ، الا اذا حفظتها اولا بصيغة بنج لكن حجمها يكبر اضعافا. فاذا اردت مني انزالها بحالتها فانا مستعد .
بقيت ملاحظة توضيحية وهي انه بفضل الجيروسكوب سيرت الطائرات والسفن آليا وكذا الطائرات بدون طيار ... الخ.
استاذي العزيز ماجد ... لم تفقدني الامل حين قلت امنحني الوقت ، فارجو ان يبقى الامر امر وقت ويبقى الامل في النجاح بعون الله ثم تظافر الجهود.
مع خالص التحية والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته ...

الشوق للجنة
05-07-2012, 10:02 AM
مشكووووووووووووووووووووووووووووور

قليل حظ
05-17-2012, 01:51 AM
شكرا على تلك المعلومات

raouf_ra3
05-26-2012, 02:36 AM
جزاك الله خيرا

جاسم محمد
06-15-2012, 06:32 AM
شكرا لك اخي العزيز على كل معلومة تقدمها لنا وجعلها الله في ميزان حسناتك.

شمس فؤاد
06-21-2012, 05:14 PM
جزاكم الله كل خير يسلمووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووو:dance:

alyy23
07-16-2012, 04:58 PM
السلام عليكم

يعطيك العافية م . ماجد

جعل الله هذا العمل في ميزان حسناتك

والي الامام والافضل

شكرا

ماجد عباس محمد
07-16-2012, 08:56 PM
Long Tail Differential Amplifier
كما علمنا سنجد أن المكبر التفاضلى عبارة عن تابع باعث Emitter Follower يليه مكبر ذو قاعدة مشتركة.
بالنسبة للأول، فزيادة مقاومة الباعث RE1 تزيد مقاومة الدخول مما يحسن من خواص المكبر إلا أنه يزيد من الكسب و يقربه من الواحد الصحيح لتابع الباعث Emitter Follower فقط. أما مقاومة المجمع فلا تؤثر كثيرا على أداؤه و لكنها تقلل كسب المرحلة ككل .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1720&stc=1&d=1330503431

بالنسبة لمكبر القاعدة المشتركة فالمقاومة RE1 هى جزء من المكبر السابق أو Emitter Follower وبذلك لا تؤثر كثيرا على أداؤه و إنما مقاومة المجمع هى التى تزيد من كسبه – يمكن الرجوع للمقالات السابقة لمعرفة الكسب.
لهذا نرى أن من الأفضل زيادة كل من المقومات RE1 و RC1 و RC2 - إذن ما المشكلة؟
تيار المجمع / الباعث يمر فيها وبالتالى حسب قانون أوم إما نزيد الجهد المستخدم لوحدتى التغذية VCC,VEE
أو نقلل التيار
الحل الأخير يبدو أفضل إلا أن التيار لن يقل كثيرا مثلا 1 مللى ثم 0.1 مللى و ماذا بعد !!
لو أعدنا النظر فى الدائرة سنجد الحل إذا عرفنا ماذا نريد
ما نريد هو مقاومة كبيرة جدا لتكبير الإشارة (أى الجهد المتغير) و مقاومة صغيرة جدا للتيار المستمر حتى لا نحتاج لجهد عالى - أليست هذه صفات مصدر التيار الثابت Constant Current Source الذى يعطيك تيار ما ويرفض تغييره ؟ حسنا هذا هو الحل ولكن كيف نكون مصدر تيار ثابت ؟
حسنا – لو نظرنا للترانزيستور العادى سنجد أن تيار المجمع / الباعث = مقدار (ثابت) = حاصل ضرب تيار القاعدة فى معامل التكبير β
أي لو ثبتنا تيار القاعدة سنحصل على تيار ثابت يقاوم التغيير وهو ما نحتاجه وتصبح الدائرة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1838&stc=1&d=1342461258

الآن قمنا بحل مشكلة و أضفنا أخرى – حلت مشكلة المقاومة الكبيرة الصغيرة و اضطررنا لإضافة مصدر تغذية ثالث لقاعدة الترانزيستور Q3 ناهيك عن صعوبة حساب وضبط قيمة التيار !!!
هناك دائرة درسناها فى تطبيقات قانون أوم لعلكم تذكرونها وهى أربع مقاومات على أضلاع مربع تسمى قنطرة هويتستون ، عندما تتناسب قيمها لا يمر تيار عبر القطر لتساوى فرق الجهد
ماذا لو استبدلنا فرعين منها بموحدين متماثلين ؟ سيبقى القانون ساريا فقط سيكون أحد الموحدين هو موحد القاعدة/باعث للترانزيستور Q3 والآخر أقرب ما يكون مثل 1N914, 1N4148 الخ
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1839&stc=1&d=1342461305

بما أنهما من نفس الخامة (سيليكون) سيكون الجهد تقريبا واحد 0.6 فولت وتيار القاعدة صغير جدا بالنسبة لتيار الباعث و من توازى القنطرة نجد أن تيار الموحد مساوى (إلى حد كبير) تيار الباعث
أهم ما فى هذه الدائرة – حتى وإن اختلف التيار قليلا إلا أن التيار يظل ثابتا مهما تغيرت الظروف و أخطرها درجة الحرارة – حيث لو تغيرت سيتغير الموحد بنفس قدر الوصلة قاعدة/باعث و تظل التيارات ثابتة إلى حد بعيد جدا.
إن شئت تقليل الفروق بين الموحد والترانزيستور يمكن إضافة مقاومتين صغيرتين على التوالى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1840&stc=1&d=1342461334
وهذا هو الحل الأمثل كمكبر دخول لمكبر العمليات مثل LM741 ومثيلاته
قبل أن نترك المجال يجب ألا ننسى أن ما قيل على مقاومة الباعث RE1 ينطبق على مقاومتى المجمع RC1,RC2 ومن ثم سنستخدم نفس الدائرة كمثبت تيار بدلا من كل مقاومة و هذا ما يجعل شكل مكبر العمليات يبدو معقدا ولكن فى الحقيقة هو بالبساطة التى ذكرناها
المرة السابقة تحدثنا كثيرا عن الكسب و إمكانية تغييره بتغيير تيار الباعث E و دوائر سحرية!!!
انظر لهذه الدائرة والترانزيستور الثالث الذى أضيف. ماذا يحدث لو غيرنا جهد القاعدة Base Voltage ؟ سيتغير التيار المار فيه و يغير الكسب – ألا يذكرنا هذا بشيء؟ - هل تذكر دوائر تحكم الكسب الآلى AGC ؟ حسنا لو أخذنا جزء من الخرج ووحدناه بموحد ووضعنا الجهد المستمر الناتج معكوسا (سالب) على هذه القاعدة سيؤدى هذه الوظيفة.
إن زاد الخرج يزيد الجهد السالب فيقل انحياز القاعدة Base ويقل التيار وقلل كسب المرحلة والعكس بالعكس.
ماذا لو وضعنا على القاعدة إشارة أخرى بدلا من الجهد المستمر؟
الخرج سيتناسب مع حاصل ضرب الإشارة على هذه القاعدة والإشارة على قاعدة الترانزيستور Q1 أو Q2
أليس الضرب عملية حسابية؟؟
إن شاء الله المرة القادمة نكمل خواص المكبر التفاضلى

heais
07-17-2012, 12:11 AM
بارك الله فيكم

matrixshow
10-20-2012, 06:03 PM
شرح ممتاز

فاضل الظفيري
10-30-2012, 05:59 AM
السلام عليكم
اشكركم على المعلومات القيمة للاستاذ ماجد وللموقع ولدي استفسار هل يمكن ان احصل على دائرة الكترونية تحمي المولدة من التيار المعاكس يعني اني اجهز خط من المولدة للبيت وعند عودة التيار العمومي ياتيني التيار الى المولد بنفس الخط مالحل

abdw9
11-08-2012, 02:26 AM
:bsm:

السلام عليكم

شكرا لك استاذ ماجد وربنا يجازيك عنا الف خير

جاسر المصرى
11-24-2012, 04:01 PM
تمام

hassen78
11-26-2012, 12:43 AM
احلى خبر استاذ ماجد هنا فى الالكترونيات العصرية منور اهلا وسهلا بك بيننا

hassen78
11-26-2012, 12:44 AM
تمام

ماجد عباس محمد
11-26-2012, 07:33 AM
أسعدنى مروركم الكريم

دائرة
12-01-2012, 05:20 PM
شكرا

wordtech
12-07-2012, 04:19 PM
كلام راقي و محفز شكرا على المقال بالرغم أن مجالى الذي درسة فيه هو الاللكتروميكانيك.كنت لا أحبه.الأن أضن أن نضرتي تغيرت و يأركب معكم سفينة عالم الألكترونيك

ماجد عباس محمد
12-07-2012, 08:24 PM
أخى
أهلا بك و يسعدنى أن هذا المقال له هذا الأثر

أيمن الطيب 25
01-04-2013, 08:58 PM
السلام عليكم
اكثر من رائع
لو امكن تجميعه فى ملف ورد او pdf

بنت هندسه123
01-04-2013, 09:07 PM
تماااااااااااااااااام

ماجد عباس محمد
01-30-2013, 01:23 PM
مزيد من خواص المكبر التفاضلى CMMR, Supply Rejection Ratio
تحدثنا فى المرة السابقة عن المكبر التفاضلى و تحسينه بما يسمى "الذيل الطويل" Long tail Differential amplifier باستخدام ترانزيستور يعمل كمصدر تيار ثابت بدلا من مقاومة الباعث Emitter و أيضا زيادة الكسب بتبنى نفس الفكرة بدلا من مقاومة المجمع Collector و يهمنا هنا أن نلقى الضوء على الحقائق التى يجب أن نتذكرها حين نتحدث عن مكبر العمليات
الحوار التالى يفترض إشارة الدخول (الجهد المطلوب تكبيره) يكون تقليديا أى متماثل حول الصفر أى اعلى قيمه موجبة مساوية لأعلى قيمة سالبة
أولا : من الدوائر السابقة نجد الحاجة إلى مصدر تغذية موجب وآخر سالب - ليس من الضرورى أن يكونا متساويين حيث كل منها يؤثر فى جزء ولكن من الأفضل و الأسهل عمليا أن يكونا متساويين و أن تنسب القاعدة للأرضى ( صفر فولت) حتى يسهل ربطها بالدوائر الأخرى
ثانيا : تساوى جهدى المصدرين يحقق فائدة كبيرة وهى التكبير لنصفى الإشارة يمكن أن يصل لقيم متماثلة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1989&stc=1&d=1359541370
مثلا لو كانت إشارة دخول = +/- 0.1 فولت و سنكبر 100 مرة سيكون الخرج +/- 10 فولت لذا وجب أن تكون مصادر التغذية اعلى قليلا من هذه القيمة أما لو كان واحد 10 فولت وآخر 5 فولت لن نستطيع أن نحصل على خرج اعلى من جهد المصدر مسببا "قص" الخرج Clipping – ولكن هناك دوائر هذا دورها بالضبط – لهذا ليس هنا تصميما خطأ وآخر صواب ولكن هل يؤدى الغرض أم لا ؟
و بالمثل لو كان واحد 10 فولت والآخر 20 سيكون هناك جهد غير مستغل
ثالثا : يمكن أن نستخدم مصدر تغذية واحد و هنا ستكون القاعدة منسوبة لنصف الجهد للسبب المذكور سابقا
رابعا : القاعدة يجب أن تجد مسار للأرضى أو لنصف الجهد (كما فى بند ثالثا) هذا المسار سيمر منه تيار القاعدة(تيار مستمر) ، إذا انقطع هذا المصدر توقف المكبر عن العمل لدخول الترانزيستور مرحلة القطع Cut Off فمثلا
لو احتجنا للربط بمكثف لعزل مركبة الجهد المستمر من مرحلة سابقة ، لا بد من توفير هذا المسار من خلال مقاومة أخرى
خامسا : فى حال الربط بدون مكثف ، يجب أن يسمح مصدر الإشارة بمرور تيار القاعدة خلاله أو نوفر مسارا آخر لتيار القاعدة (هناك بعض المصادر لا تمرر التيار المستمر مثل الكريستال) و يراعى هنا نوع الترانزيستور المستخدم حيث لو كان س م س NPN سيكون التيار داخل إلى القاعدة أى المصدر يسمح بخروج التيار منه وإن كان م س م PNP سيكون التيار خارجا من القاعدة .
طبعا فى حال عدم تماثل الإشارة حول الصفر يمكنك أن تتغاضى عن بعض القيود مادام الغرض يتحقق والغاية تبرر الوسيلة هنا ليس عيبا.
بقى أن نذكر أن الجهد على القاعدتين معا يمكن أن يزاد أو ينقص و بملاحظة أن القاعدة الأولى ستنتج جهدا معكوسا على المجمع لنفس الترانزيستور الأول و بنفس القيمة ولكن فى نفس الاتجاه على مجمع الترانزيستور الثانى أى باستخدام المثال السابق سينقص جهد المجمع الأول 10 فولت فى حين الثانى يزيد 10 فولت

و لأن نفس الجهد مطبق على الترانزيستور الثانى سيتولد جهد معاكس على الترنزيستورين فيلاشى كل منها الآخر ولهذا يسمى النظام المتماثل أو المتشابه أو المشترك Common Mode
نظرا لأن الترانزيستورين ليسا متطابقين تماما مهما حاولنا ولأن الكسب لكل منها لن يصل للحد الكافى وأيضا كما قلنا فى أول مقاله لن تتساوى قيم المقاومات و سيبقى هناك نسبة سماح فلن يكون الخارج متطابق تماما و سيبقى هناك نسبة من الجهد المشترك على القاعدتين ستجد طريقها للخرج لهذا تسمى هذه النسبة نسبه رفض الجهد المشترك Common Mode Rejection Ratio (CMRR) وهى أحد القيم الهامة فى الدوائر المتكاملة ، ويمكن تحسينها بإضافة أكثر من مرحلة إما على التتابع أو بنظام دارلنجتون Darlington أو بهما معا.
نظام دارلنجتون سيحسن من الكسب و يزيد من مقاومة الدخول لكن هناك حالات تيار القاعدة يعتبر عاليا مهما قللنا من قيمته مثل مفاتيح اللمس الخ و بعض مصادر الإشارة مثل ثنائيات الأشعة تحت الحمراء و الكريستالات لذا يمكننا استخدام FET/MOSFET بدلا من الترانزستورين Q1,Q2 لتحقيق ذلك دون تغيير يذكر فى الدائرة.
أيضا تحدثنا عن جهود التغذية يجب أن تتساوى لكن لو ارتفع جهد المنبع الموجب مثلا - سنجد أن الترانزيستور مصدر تيار ثابت أى لن يتأثر جهد المجمع C نهائيا. لهذا لن نحتاج لمصدر تغذية مثبت الجهد وغالى التكلفة. ولكن للأسباب المذكورة أيضا لن يتصرف الترانزيستور بالمثالية المتوقعة و الأسوأ لن يتصرف الاثنان بتطابق مما ينتج قليلا من الفارق عن المثالية وهذه النسبة أيضا تسمى نسبة رفض التغذية Supply Rejection Ratio اختصارا لرفض تأثير تغير جهد التغذية ، وهى أيضا من القيم الهامة للدوائر المتكاملة
هل ذكرنا الكسب فى الدوائر المتكاملة؟ عجبا ، ليس له هذه الأهمية حيث أن أقلها كسبا له قيمة أعلى مما نحتاج وذلك ببساطة لتعدد المراحل داخل الوحدة لزيادة جودة الأداء العام
هل نبدأ فى الدوائر المتكاملة الآن ونحن مستعدون أم نذكر كلمة أو اثنتين عن تصنيع الدوائر ذاتها فقد تكشف لنا بعض القيود و نعرف إجابات "لماذا" قبل أن نسأل؟
وإلى اللقاء إن شاء الله فى المرة القادمة

ماجد عباس محمد
01-31-2013, 08:43 AM
كيف تصنع الدوائر المتكاملة؟
منذ أيام الصمامات الإلكترونية و الجهود متواصلة للتصغير وتقليل الحجم والوزن و محاولة استخدام جهد تشغيل أقل مما أدى لإنتاج صمامات فى قطر القلم الرصاص وطبعا الهدف عمل أجهزة رادار محمولة جوا وباقى الأجهزة اللاسلكية خاصة فى الحرب العالمية الثانية ، و لكن كان على وشك الولادة طفل صغير يعمل بنظرية تحويل المقاومة أى Transfer Resistor و اختصر اسمه إلى الترانزيستور – كان أصغر جدا ويعمل على جهود أقل
كان أنسب طبعا للعمل على ترددات أعلى و التسليح و توجيه الصواريخ و استخدام الأجهزة المحمولة على الطائرات وفى الصواريخ
و كان من ضمن هذه الجهود ما كان يسمى الدوائر المتكاملة وهى تجميع المقاومات والمكثفات اللازمة للتشغيل فى عبوة صغيرة مغمورة بالإيبوكسى (مادة غير قابلة للفك أو الصهر أو الإذابة و مقاومة للحرارة أكثر من الدوائر التى بداخلها) لتحسين الأداء و عدم توضيح أسرار الدوائر الخ وكانت فعالة
كانت تشمل المقاومات والملفات و المكثفات الصغيرة لأن الكبيرة قليلا ما تضاف حتى لا يكون الحجم ضخما.
مع دخول الترانزيستور وكانت من الجيرمانيوم دخلت الثنائيات أيضا و أمكن تصغير حجم المكثفات لانخفاض الجهود المستخدمة و تحسن التكنولوجيا باكتشاف البلاستيك و الراتنجات كمواد عازلة.
بالطبع عند استخدام السيليكون والذى تخلص من عيوب الجيرمانيوم الأساسية فى حساسيته المفرطة لتغير الحرارة و قله اعتماديته Reliability أصبح من الممكن شموله فى الدوائر المتكاملة و هنا نرى التسمية من كون الدائرة الناتجة متكاملة جاهزة للأداء.
ظهرت تلك المحتوية على ترانزيستورات و سميت الطبقة السميكة Thick Film ثم الطبقة الرقيقة Thin Film و الهجين Hybrid و الأخير مازال يستخدم فى وحدات القدرة العالية مثل مكبرات القدرة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1991&stc=1&d=1359610963
بعد ذلك أدت الأبحاث لإنتاج الترانزيستور السيليكون بصورة أقل كلفة، للتغيير الكلى فى شكل إنتاجه - فبعد أن كان بلورة رأسية من ثلاث طبقات تحول لشريحة أفقية من ثلاث طبقات كثلاث علب داخل بعضها
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1992&stc=1&d=1359610977
طبعا الرسم يبالغ فى سمك القاعدة B للتوضيح و يجب أن تكون رقيقة جدا كما ذكرنا فى مرات سابقة وإلا لن يعمل الترانزيستور
أدى هذا الأسلوب لطفرة كبيرة فى صناعة الترانزيستور فأمكن لأول مرة عمل قرص من السيليكون النقى الرقيق و استخدام أسلوب التصوير الضوئى – كما فى صناعة البوردات - لتخليق مئات ثم آلاف من الوحدات على نفس الشريحة بعملية صناعية واحدة تستخدم الغازات الساخنة "لتشريب" السيليكون بالشوائب السالبة ثم الموجبة ثم السالبة أو العكس ثم تقطيع الترانزستورات و تعبئة كل واحد سليم فى صورته النهائية أما ما به عيب فى الصناعة يترك - حيث أمكن اختباره قبل القص والتقطيع
لاحظ تتابع التشريب أى أن الخامة تنقلب من N Type إلى P Type و العكس حسب نسبة الشوائب الغالبة (ليس بالضرورة أن تكون الشوائب N Type أو P Type و لكن تعادل الشوائب بعضها و الفائض يحدد نوع الخامة) وهو – لو تذكر – أساس بعض أنواع الدايودات
ثم نشأت الفكرة لماذا نقطع الترانزستورات – بل نتركها و نجمع عليها باقى الدوائر – حسنا لا بأس ولكن هذا الحل مكلف
إذن لماذا لا نستخدم خامة السيليكون ذاتها لتكوين المقاومات المطلوبة – حل لا بأس به ولكن السيليكون النقى المستخدم أغلى بكثير من الكربون الذى تصنع منه المقاومات و الأهم من ذلك أن السيليكون بعد تصنيعه بهذه الطريقة يكون مكلفا جدا و كلما أنتج عددا أكبر من المنتج النهائى على نفس الشريحة، قل سعره للمستهلك و الأخطر من ذلك أن السيليكون لا تستطيع أن تنتج منه مقاومات ذات قيم دقيقة مما يجعل الدوائر قليلة الإعتماديه Reliability
الحل ؟
ما هى المشكلة لنقترح الحل!
المشكلة أن تحديد نسبة الشوائب التى تغير السيليكون من خام إلى "س أو م P Type or N Type" ما كانت يوما ما دقيقة و قيمة التوصيل (تحوله إلى مادة اكثر توصيلا) لا يمكن التوقع بنتائجها بدقة فالترانزيستور يعتمد على الخلاف بين الشوائب و النسب بينها - أكثر بكثير من القيمة المطلقة لأى منها ، على عكس قيمة المقاومة الأومية تعتمد أساسا على القيمة المطلقة لهذه الشوائب! فضلا عن أن التكرارية لن تحقق القيم ذاتها – هناك دوما تفاوت!! والأسوأ ، تغير درجة الحرارة له علاقة كبيرة مع قيمة المقاومة!!!
حسنا – الأمور ليست بهذا السوء
لو أعدنا النظر لدوائر الترانزيستور سنجد شيئا هاما جدا – لا يهم قيمة المقاومات التى تحدد جهد القاعدة مثلا، طالما الجهد عليها ثابتا فلو استخدمنا مجزئ جهد 10ك إلى 100ك لن يؤثر على الأداء كونه 12ك إلى 120ك أو 14ك إلى 140ك المهم أن تظل النسبة واحد إلى عشرة وأيضا لا تتغير إلى النصف أو الضعف
كما أن الكسب نسبة بين مقاومة المجمع إلى مقاومة الباعث
وهذا هو الحل - فقيمة المقاومة المصنعة من نفس خامة قرص السيليكون تعتمد على شكلها لأن العمق ثابت ورقيق جدا ، أى لو ثبتنا العرض يكون الطول دالة فى القيمة – كلما زاد الطول زادت المقاومة بنفس النسبة و على أى الأحوال القيمة تحولت إلى مساحة وهى يمكن تصنيعها بدقة عالية – وبذلك أصبح من الممكن أن نصنع مقاومتان نسبتهما إلى بعضهما دقيقة إلى 1% لكن قيمة كل منها قد تتغير 20% أو أكثر قليلا
أول مشكله قد حلت والآن ماذا عن التكلفة؟
حقا إنها عائق لا بأس به فالمقاومة التى تصل 100ك يمكن عمل بذات السيليكون المستخدم فيها الكثير من الترانزستورات – ما الحل؟
الحلقة قبل الماضية تحدثنا عن الترانزيستور كمصدر تيار ثابت و كيف باستخدام مقاومة أصغر مع ثنائى يمكننا الحصول على مقاومة كبيرة و فعلا تكلفة هذه الدائرة أقل بكثير من إهدار كمية السيليكون للحصول على المقاومة المكافئة – وجب هنا أن نغير نمط النظر للكلفة، فكلفة عمل ترانزيستور واحد هى كلفة عمل عشرة آلاف هى كلفة تصنيع هذا القرص الواحد من السيليكون بكاملة حيث يخضع كله لذات العمليات مرة واحدة.
فإن استفدنا من السيليكون كمساحة لتصنيع دوائر أكثر أصبح العائد أكبر فالثمن هنا للسيليكون وليس ما تشكل عليه و لو استطعت أن تكسر دائرة متكاملة لفحص ما بداخلها مثل 741 ستجد مساحة السيليكون بالكاد ملليمتر مربع واحد وللقطعة 747 المحتوية أربع دوائر تجدها أكبر قليلا (ليس 4 مرات) وثمنها مقارب للأولى والسبب أن استهلاك السيليكون لتخليق أطراف توصيل يكاد يكون أكبر من المكبر ذاته فى القطع الصغيرة مثل المكبرات.


المكثفات ؟ هى حقا مشكله سنتحدث عنها المرة القادمة إنشاء الله أما الملفات Coils فمما سبق نرى أنها مشكلة لا حل لها و علينا أن ندور حولها ونتجنبها ، أو نوصلها من الخارج.
وإلى اللقاء إن شاء الله

ماجد عباس محمد
02-01-2013, 09:50 AM
المكثفات:
كما نعلم من المقالات الأول أن المكثف ببساطة عبارة عن لوحين موصلين بينهما عازل ، و تكون قيمته متناسبة مع مساحة الألواح و مقسومة على مربع المسافة أى أن المسافة لو نقصت للنصف زادت السعة لأربع أمثال.
إذن كيف نستطيع أن نركب هذا المكثف ، نعلم أن لدينا السيليكون كأحد الألواح – كيف سنضع العازل و اللوح الثانى ؟
الحل بسيط وهو كما نصنع الوصلات العادية
إذن كيف نصنع الوصلات العادية – كيف نقوم بتوصيل الترانزستورات والمقاومات العديدة الموجودة لنكون الدائرة الإلكترونية التى نريد ؟
يجب أن نغطى المجموعة بمادة عازلة نضع فوقها الوصلات – لكى نخرج من حفرة نقع فى بئر
كيف نضع طبقة عازلة بالقوة الكافية لوضع مادة موصلة و ما هى المادة الموصلة و كيف نوصلها مع ترانزيستورات بمساحات مجهرية لا ترى بالعين ولا بمجهر بسيط ؟
إذن يجب وضع الموصل كما نشكل الترانزستورات ، لذا سيكون بخار الألومنيوم هو الحل لكي يكثف مكونا رقيقة من الألومنيوم تغطى السيليكون ثم بنفس عملية التصوير والنحت نبقى ما نريد و نزيل ما يزيد.
حسنا حلت مشكلة و أغلقت الأبواب أمام الأخرى – أى مادة عازلة تلك التى تتحمل بخار الألومنيوم ولو لفترة وجيزة جدا تكفى لهذه العملية ؟
لا أفضل من أكسيد السيليكون ( ثانى أكسيد السيليكون) والذى نجده بكثرة على الشواطئ – الرمل تقريبا لا يؤثر فيه شئ - هل تذكر ترانزيستورات MOSFET
بمجرد تمرير أكسجين نشط ساخن على سطح الشريحة – تتغطى الأجزاء المكشوفة بطبقة رقيقة من أكسيد السيليكون تتيح باقى العمليات المذكورة .
بنفس هذه الطريقة نستطيع عمل مكثف بتشكيل عازل من أكسيد السيليكون و نطلى فوقه طبقة من الألومنيوم وهو أفضل من الثنائى المعكوس و الذى يعمل أيضا كمكثف لأنه لا قطبية له فيتيح التعامل مع الجهود المترددة فضلا على أن قيمته لا تتأثر بتغير الجهد الواقع عليه كما فى حال الدايود ( الثنائى) ، المشكلة فى المساحة المطلوبة للحصول على قيم معلومة لذا تكون قاصرة على قيم حتى 50 بيكو فاراد ولا تستخدم إلا للضرورة.


الملفات :
تعتمد أساسا على عدة لفات وقلب من الفرايت وهذا ما لم يتيسر حتى الآن إلا مكونات مستقلة ، و لذلك تستبدل دوائره بأخر تؤدى نفس الوظائف لذلك فقط القطع المسماة Hybrid أى الهجين تحتوى على ملفات و تكون قطع منفصلة مجمعة على الشريحة.
هذا ملف يشرح بالتفصيل كيفية تصنيع هذه القطع لمن يهمه التفصيل و هنا نكتفى بالإمكانيات و ما يمكننا عمله ولا يمكننا عمله
http://www.ifm.liu.se/courses/TFYA39/Lecture%2012.pdf
كما يمكن البحث فى جوجل عن monolithic is fabrication (https://www.google.com.eg/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1DVCI_enEG381&ion=1&ie=UTF-8#hl=en&sugexp=les%3B&gs_rn=2&gs_ri=hp&tok=uYukvlT91zCt16JiJO_YQg&cp=25&gs_id=m&xhr=t&q=monolithic+ic+fabrication&es_nrs=true&pf=p&tbo=d&rlz=1C1DVCI_enEG381&sclient=ps) للمزيد من النتائج و الصور عن الدوائر المتكاملة وهذا لتقنية الهجين Hybrid (https://www.google.com.eg/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1DVCI_enEG381&ion=1&ie=UTF-8#hl=en&sugexp=les%3B&gs_rn=2&gs_ri=hp&tok=uDUv4WP1KlAdDKLrhy5Mvw&cp=28&gs_id=1m&xhr=t&q=hybrid+integrated+circuits&es_nrs=true&pf=p&tbo=d&rlz=1C1DVCI_enEG381&sclient=)
المرة القادمة إن شاء الله نبدأ فى الدوائر المتكاملة - مرحبا بمكبر العمليات

dr.leader9
02-01-2013, 11:51 PM
من صميم القلب اشكرك ابدااااااااااااااع

ماجد عباس محمد
02-02-2013, 10:07 AM
شكرا اخى الفاضل - أسعدنى مروركم الكريم

ماجد عباس محمد
02-02-2013, 10:09 AM
مكبر العمليات :
ما معنى مكبر عمليات و لماذا عمليات ؟ – هل مكبر فقط أو مكبر عالى الكسب اسم غير مستحب ، و أى عمليات تلك التى يقوم بها ؟
المسألة لها تاريخ و للطرافة أيضا لها علاقة بالحاسب الآلى – أقدم مما نتصور .
منذ قديم الأزل يحاول الإنسان صنع آلة حاسبة و ربما أقدم آلة عرفت هى آلة الخرز الصينية و لكن كلها كانت آلات بسيطة و تعمل يدويا و غير قابلة للبرمجة ولكن حاجة الإنسان لآلة حاسبة سريعة – هى حاجة قديمة قدم الحضارة .
أول آلة ميكانيكية كانت من اختراع الفرنسى باسكال و تعتمد على التروس و الروافع و كانت سريعة بالنسبة للحساب اليدوى و كانت تصلح فقط للأربع عمليات الأساسية – الجمع والطرح والضرب و القسمة فكلها مشتقات لعملية واحدة هى الجمع و التى يمثلها حركة ترس (مسنن ) فى اتجاه واحد و الطرح هى حركته عكسيا
و لترجمة العمليات بمفهوم الجمع نجد أن :
الطرح : 9-7 = ؟ يمكن صياغتها كم يجب أن أجمع على 7 لأصل إلى 9
الضرب : 3 × 5 = 3 مجموعة على نفسها خمسة مرات
القسمة : 6 ÷ 2 = أجمع 2 على نفسها كم مرة لأحصل على 6
مع تطور الصناعة زادت الحاجة للحسابات الآلية و أصبح لا مفر من إدخال حساب المثلثات و جداول اللوغاريتمات فى العمليات الحسابية فالحياة ليست كلها جمع وطرح وضرب و قسمة و عمليات التوجيه عن بعد و استخدام الآليات (الروبوت والمسمى خطأ إنسان آلى - فهى آلة قابلة للبرمجة ولا علاقة لها بالإنسانية) – حتم استخدام تلك الدوال الحسابية .
بدأت الأشكال المسماة "كآمة" وهو شكل ميكانيكى أشبه بقرص ولكنه ليس دائريا بل يتغير نصف قطرة مع الزاوية ليعطى القيمة المطلوبة مع الزاوية مثل تلك القطع التى تتحكم فى صمامات البنزين والعادم فى موتورات السيارات ولكنها قاصرة وابعد ما تكون عن السرعة و تحقيق الدقة والمدى .
أدى اختراع الصمام الإلكترونى لطفرة فى عالم الحاسبات – كل ما سبق سمى حاسبات أيضا حتى ولو ولم تكن تلعب Games ولا تدخل ألشات ولكنها كانت تحسب و تحل معادلات معقدة – و كانت الصمامات (تقوم بعمل الترانزيستور الآن) بالتكبير و التكبير ببساطة هو عملية الضرب فعند تكبير جهد 5 مرات فقد ضربته فى 5 وكما سبق الشرح فى المكبر التفاضلى يمكن به ضرب متغيرين .
القسمة: يؤديها مجزئ الجهد فعند حصولك على ربع الجهد فهى القسمة على 4
الجمع : كان يقتضى إضافة مجموعة الجهود على مدخل الدائرة من خلال مقاومات و التى تؤثر بعضها على بعض مقللة قيمة كل منها مما يضطرنا للتعويض بمكبر
الطرح : كما هو الحال فى الترانزيستور فالمرحلة الواحدة تعكس الإشارة و بإضافتها فإنها تطرح بدل أن تجمع
الوحيدة التى لا تستخدم صمام هى القسمة و لكن لعزلها عن ما يليها أو ما يسبقها يفضل استخدام دائرة مماثلة لما شرحناها باسم تابع الباعث Emitter Follower و كان اسمها cathode follower لأنها مصنوعة بالصمامات الإلكترونية و من هنا أصبح لدينا العمليات الأربع الأساسية
التفاضل والتكامل باستخدام دوائر المقاومة والمكثف والمكبرات للعزل وتحسين الأداء

بتشكيل جزء داخل الصمام من السهل جعل تصرفه لوغاريتمى تماما كما فى الترانزيستور و فى الواقع يبذل المصممون جهدا لجعل أى وسيلة تتصرف خطيا وهكذا تحقق اللوغاريتمى
ماذا عن حساب المثلثات
يمكن تركيب شبكة مقاومات لتقريب العلاقات المثلثية بنسبة خطأ مقبولة خاصة و أن أى جهد متردد هو فى الواقع علاقة جيب زاوية Sine Wave و بترحيلة 90 درجة نحصل على جيب التمام Cosine Wave و الظل يأتى بالقسمة
أخذا فى الاعتبار حجم الصمامات الكبير و كمية الحرارة و حاجتها لمصدر تغذية قوى و قاعدة (شاسيه) كبير للتثبيت كان يصنع مكبر للجمع مستقل وآخر للطرح مستقل و ثالث للضرب و هكذا و من هنا سمى مكبر العمليات Operational Amplifier لأته يقوم بالعمليات الحسابية – كل شاسيه له عملية
وهكذا نشأت أوائل الحاسبات وكان قابل للبرمجة بتركيب الوحدات أو رفعها داخل راك و تغيير أسلوب التوصيل وكان خطيا أو تمثيليا (ليس رقميا) أى أن الإشارة تعالج داخله تماثليا وفى الزمن الفعلى Real Time حيث كانت الذاكرة – حين ذاك – معضلة حلت باستخدام الريلاى حيث صنعت وحدات مازالت تستخدم للآن ذات سوسته داخلية أشبه بمفتاح الإضاءة تحركه حتى نقطة ما فينقلب والعكس وسمى فلب فلوب Flip Flop وكان ذاك الريلاى يعمل بالملف ،عند تطبيق نبضة يقوم بالتوصيل و يحتاج نبضة عكسية أو على ملف ثان ليقوم بالفصل و نظرا لاحتياجه فقط لنبضه تغير حالته فانقطاع التيار لا يغير وضعه – أشبه ما يكون بالمذبذب المتعدد Flip Flop
و نشأت الوحدات القابلة للبرمجة بسهوله عن طريق وضع كل الوحدات فى رآك (دولاب معدنى قياسى عرضه 19 بوصة تصفف داخله الوحدات) و يتم التوصيل بواسطة مقابس Plugs مثل بدالات الهاتف القديمة كما أمكن "تخزين" أو تبنى إن شئت القول ، عدة برامج والاختيار بينها بمجموعة من الريلاى
مواصفات مكبر العمليات ؟
كسب عالى كافى لتعويض أى فقد فى العملية المطلوبة
معاوقة دخول عالية جدا حتى لا تؤثر على ما قبلها
معاوقة خروج صغيرة جدا حتى لا تؤثر على ما يليها
المرة القادمة بإذن الله سنرى كيف تحقق هذا باستخدام الترانزستورات – رجاء مراجعة المكبرات التفاضلية

سعيد قادر
02-02-2013, 09:13 PM
بارك الله فيك استاذ ماجد شرح جميل سوف اراجع المكبرات التفاضلية ان شاء الله ومنضر التكملة شكرا جزيلا لك

سعيد قادر
02-02-2013, 09:38 PM
هذا كتاب يشرح بالتفصيل كيفية تصنيع هذه القطع لمن يهمه التفصيل و هنا نكتفى بالإمكانيات و ما يمكننا عمله ولا يمكننا عمله
http://books.google.com/books?id=aBy...BExan0#PPP1,M1
المرة القادمة إن شاء الله نبدأ فى الدوائر المتكاملة - مرحبا بمكبر العمليات


الرابط لايعمل استاذ ماجد :ne_nau:

ماجد عباس محمد
02-03-2013, 08:56 AM
أسعدنى مروركم الكريم أخى سعيد و تم تصحيح الرابط و شكرا للتنويه

ماجد عباس محمد
02-03-2013, 09:12 AM
مكبر العمليات – و أشهرها 741
كما سبق أن شرحنا يتكون من مكبر تفاضلى Long Tail Differential Amplifier للحصول على أكبر كسب و لزيادة التكبير نريد مقاومة مجمع كبيرة – وكما ذكرنا هناك مشاكل جمة فى المقاومات الكبيرة، و استخلصنا أن باستخدام ترانزيستور و مقاومة صغيرة و موحد ثنائى أن نحصل على مصدر تيار ثابت
استخدمت كل هذه الأشياء معا للحصول على مكبر ذو كسب عالى ثم تليه مرحلة تكبير أخرى و مرحلة خروج دفع وجذب Push Pull كما سبق الشرح.
كانت مشاكل هذه الوحدات أن زيادة جهد الدخول عن قيمة البطارية المستخدمة فى التغذية يضع جهدا زائدا على الترانزستورات و مع وجود الشريحة التى تصنع منها القطعة كطبقة رابعة تنقلب الترانزستورات إلى ثايريستور و يتوقف المكبر عن العمل إن لم يتلف كليا فى ظاهرة تسمى Latch Up و بعد التطوير و تجنب هذه الظروف المؤسفة نتج المكبر المعروف بالرقم 741 والذى لقى نجاحا كبيرا ونظرا لثباته و كفاءة أداؤه سمى قياسيا أو Industrial Standard بمعنى أن يرجع إليه عند مقارنة الآخرين أو الأحدث منه ، كأن نقول هذا أفضل 10 مرات من القياس الصناعى 741 و يقصد طبعا هذا المكبر.
لنرى الآن مم يتركب هذا المكبر – الدائرة من وضع شركة ناشيونال سيميكوندكتور الأمريكية National أحد المنتجين له

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9027/NSC/LM741.html

لقد قمت بتلوين بعض الأجزاء حتى تبدو الوظائف واضحة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2011&stc=1&d=1359871521
الصورة مكبرة فى المرفقات
مرحلة الخرج هى من طراز مزدوج أى 2 ترانزيستور تسمى الدفع والجذب Push Pull (راجع هذا الشرح) وهما . Q14 , Q20
بافتراض توحيد جهد القاعدة لهما فإن زيادة جهد القاعدة المشتركة يزيد تيار أحدهما Q14 لزيادة جهد القاعدة الباعث بينما يقل الآخر Q20 لانخفاض جهد القاعدة الباعث نظرا لكونهما معكوسين أى أن أحدهما "يدفع" التيار للحمل (خارج المكبر) بينما الآخر "يجذبه" وهذه التركيبة تعطى خرجا أفضل من حيث القدرة و قلة التشويه
لكن لو وصلنا فعلا القاعدتين سيكون كلا الترانزيستورين فى وضع عدم التوصيل لذا يجب أن نمد على الأقل بالقيمة 0.6 فولت اللازمة لفتح كلا الترانزيستورين!!
هناك أيضا المقاومتان R9,R10 يجب أن نعمل لهما حساب – أولا يجب أن نعرف فائدتهما
عند حدوث قصر فى نقطة الخرج رقم 6 المسماة Output فبدلا من أن يكون الترانزيستور Q14 أو Q20 فى حالة توصيل و يمر تيار كبير يسبب تلفه ، تتدخل هاتان المقاومتان للحد من هذا التأثير – كما أن لدينا ثلاث دوائر باللون الأخضر هدفها حماية الوحدة من التلف و سنتكلم عن إحداها الآن وهى Q15 والباقى فى حينه
عند زيادة التيار الخارج عن 20 مللى أمبير يبدأ الجهد على R9 يصل لحد أن يبدأ الترانزيستور Q15 فى التوصيل ساحبا التيار من قاعدة الترانزيستور Q14 مقللا من توصيله حاميا له من التلف
بعد معرفة أن هناك جهدا مستمرا يجب أن يكون بين القاعدتين نجد أن الترانزيستور Q16 والمقاومتين R7,R8 يوفران الجهد المطلوب للحفاظ على جهد التوصيل للترانزيستورين Q14 , Q20 نلاحظ أيضا أنه باللون الأخضر أى هو الدائرة الثانية من دوائر الحماية
كيف يعمل؟
بسيطة الترانزيستور Q16 يجب أن يكون غير موصل و عليه فالمقاومتان تحددان الجهد المطلوب
لماذا وضع الترانزيستور إذن
بسيطة – إن بدأ التوصيل فهذا معناه أن التيار زاد عما يجب وهنا يتدخل الترانزيستور لتقليل توصيل الترانزيستورين Q14 , Q20 أيضا و لكن ماذا يسبب زيادة التيار – عادة لن تكون الإشارة المراد تكبيرها ولكن ارتفاع درجة الحرارة لأى سبب – إما درجة حرارة الجو أو استمرار سحب تيار من الخرج أكثر مما هو مسموح به

لدينا ثلاث دوائر أخرى باللون الأزرق كل منها عبارة عن مصدر تيار ثابت من ترانزيستور و دايود و مقاومة
من سبق كلامنا عن الترانزيستور و كيفية تصنيعه فى الدوائر المتكاملة سنجد أن من الصعب عمل دايود منفردا لاحتياجه لإطار عازل حوله سيكون بمثابة مجمع لترانزيستور لذا من الأسهل أن نصنع ترانزيستور أو هو ذا المتاح ثم نضع قصرا بين المجمع والقاعدة لنبقى على الموحد المكون من القاعدة والباعث
لاحظ أيضا أن لو أردنا عمل مصدرين تيار ثابت لا مانع من وضع الموحدين على التوالى لتوفير المساحة والجهد
أرجو لمن لا يتذكر أن يراجع الدائرة هنا
http://www.dbaasco.com/vb/showthread.php?t=6441&page=17
و المكبر التفاضلى هنا و الشرح هنا
http://www.dbaasco.com/vb/showthread.php?t=6441&page=15

حتى لا يكون الشرح طويلا مملا ربما يكون من المناسب أن نقسمه إلى مرتين
المرة القادمة بإذن الله باقى المهمة

ماجد عباس محمد
02-04-2013, 07:28 AM
741 جزء 2
بعد أن راجعنا المكبر التفاضلى و مصدر التيار الثابت ، فلو نظرنا للدوائر باللون الأزرق سنجد 3 مصادر تيار ثابت
Q8,Q11,Q12 هى الثنائيات الثلاثة بالطريقة السابق ذكرها ترانزيستور و قصر بين المجمع والقاعدة
الثنائيان Q11,Q12 متصلان على التوالى من خلال المقاومة R5 مما يجعل التيار فيهما واحد
بما أن التيار فى الترانزيستور مساوى للتيار فى الثنائى إذن بالتبعية يجب أن يكون التيار فى Q13 مساويا للتيار فى Q10
أيضا بما أن التيار فى Q10 مار أيضا فى Q8 إذن لا بد أن يكونا متساويين
أى أن تيار Q8 مساويا لتيار Q10 مساويا لتيار Q13
نلاحظ أن Q9 يكون مع Q8 مصدر تيار ثابت أى تيار كل منها مساوى لتيار الآخر
إذن تيار Q8 مساويا لتيار Q13 .
هكذا لدينا ثلاث مصادر تيار متساوية تحت كل الظروف مثل تغير درجات الحرارة ، تغير جهد التغذية الخ
هذا ما تكلمنا عنه سابقا أثناء التصنيع حين قلنا أن تحقيق النسب أدق بكثير من تحقيق قيمة محددة حيث هنا لدينا ثلاث مصادر متساوية التيار و تتابع بعضها Good Tracking
تكلمنا المرة السابقة عن الترانزستورات ,Q20 Q14,Q15,Q16 – الآن Q13 دخل فى اللعبة و اصبح معروفا
ولكن أين المكبر الذى يغذى أو يقود مرحلة الخرج هذه ؟
المكبر هو زوج من الترانزستورات بنظام المسمى دارلنجتون حيث المجمع مشترك و تيار باعث الأول يكون تيار القاعدة للثانى وهما هنا Q18 ، Q17 - طبعا لا بد من استخدام مقاومة للمجمع – و المقاومة الأكبر تعطى كسبا أكبر و تسبب نقصا فى الجهد أعلى – وكما سبق الحل هو مصدر تيار ثابت أو Q13 و الآن عرفنا وظيفته و فيما يستخدم .
لتحقيق ثبات أفضل للمكبر دارلنجتون ، يفضل استخدام مقاومة باعث لكل ترانزيستور هما R11,R12
أيضا لو زاد التيار فى هذا المكبر خاصة Q18 لأن تياره يكبر بواسطة Q17 و أيضا بسبب الحرارة فحتى لا يزيد تيار Q18 عن المسموح فإن َQ22 يتدخل – ببساطة التيار يسبب ارتفاع الجهد على R11 ثم يبدأ الترانزيستور فى التوصيل ساحبا التيار من قاعدة Q18
وصلنا الآن لأن مدخل المراحل الأخيرة من المكبر هى قاعدة Q18 ، أليست كأى ترانزيستور تحتاج جهد وتيار للقاعدة ليعمل؟ نعرف أنه من الرسم سيأخذ ما يريد من المكبر التفاضلى والذى يشكل مرحلة الدخول !

هيييييه مهلا هنا - هذا ليس مكبر تفاضلى والقصة مختلفة تماما

معذرة لنعود للوراء خطوة واحدة فقط !!
ذكرنا سابقا أن الترانزيستورين Q9، Q10 يمر فيهما نفس التيار وهذا يعنى أن الجهد على كل منهما مساوى للآخر أى أن النقطة التى تربط المجمع مع الآخر و المعطاة لونا بنفسجيا تساوى نصف المسافة بين خطى التغذية أى نصف المسافة بين +15فولت و –15 فولت أى بالضبط صفر فولت – وهذه لهذا تسمى الأرضى الافتراضى أو Virtual Ground حيث تتصرف كما لو كانت متصلة بالأرضى (نقطة الصفر أو التعادل) دون أن تكون متصلة فعليا به وهى ثابتة مهما تغير جهدى التغذية معا
وجب التنويه للحاجة إليها
قلنا أيضا عن Q8 أن التيار أيضا مساويا لهما – هذا التيار ينقسم لقسمين متساويين فى Q1,Q2 وهما المكبرين التفاضليين فقط هنا لعبة صغيرة
نريد زيادة مقاومة الدخول – قلنا سابقا نستخدم تابع مهبطى Emitter Follower وهذا بالضبط دور Q1,Q2 فنحن نأخذ الخرج من المهبط
إذن لا كسب ؟!! – نعم ولكن مقاومة دخول عالية ونحقق الكسب فى مرحلة أخرى و للحفاظ على كونها مكبر تفاضلى نجعل كل مرحله متصلة بأخرى للتكبير
انظر إلى Q3,Q4 ستجد أن كل منها يأخذ دخوله من الباعث Emitter و يعطى الخرج من المجمع Collector و نقطة القاعدة مثبته عند جهد = صفر أى أرضى (الأرضى الافتراضى)
أليس هذا مكبر ذو قاعدة مشتركة ؟ Common Base Amplifier و الذى يحقق كسبا عاليا و يناسب الترددات العالية أيضا ؟ - لقد ضربنا ثلاث عصافير بحجر وهما الكسب العالى التردد العالى و أخيرا التخلص من مقاومات الانحياز اللازمة للتشغيل باعتمادنا على خرج تابع مهبط Emitter Follower
إذن بدمج تابع مهبط Emitter Follower مع مكبر ذو قاعدة عامة Common Base Amplifier أضفنا للعصافير الثلاثة مقاومة الدخول العالية .
أعلم أنك ستقول مقاومة المجمع Collector لكل من Q3,Q4 هى ترانزيستور آخر و هى Q5,Q6 و لكن Q5,Q6 ليسا مصدر تيار ثابت ولا يوجد معها دايود
حقا كل هذا صحيح فالترانزيستور Q7 لا يمثل دايود بأى حال !!
لنتتبع الإشارة منذ دخولها من العالم الخارجى على الطرف رقم 3 والمسمى NON-INVERTING INPUT
لنأخذ مثلا لحظه ازدياد الجهد (والانخفاض بنفس التتابع)
زيادة الجهد تزيد التيار فى تابع المهبط Q1 فيزداد أيضا جهد الباعث وهذا يزيد جهد الباعث للترانزيستور Q3 أيضا بحكم أنه ذو قاعدة مشتركة Q3 فيزداد تيار المجمع Collector له – هذا يسبب ازدياد تيار القاعدة للترانزيستور Q7 وهو تابع مهبط Emitter Follower و من ثم تيار المهبط فيغذيها لكل من قاعدتى Q5,Q6 لتكبر مرة أخرى على المجمعين Q5,Q6
بقى أن نذكر الطرفين 1،5 المسميان Offset Null فى حالة أن نستخدم الوحدة فى كسب عالى و نتيجة لاستحالة التطابق التام بين كل المكونات التى نقول أنها متساوية قد نتوقع أن يكون الخرج صفرا بدون دخول و لكن لا يحدث ذلك فنستخدم هذان الطرفان لتحقيق التعويض اللازم
الآن قد فهمنا كل ما بداخل المكبر 741 هل كنا بحاجة لكل هذا العناء لكى نستخدمه؟؟!! – سبق أن نفذنا العديد من الدوائر بدون كل هذا الصداع !!
حقا لكن ما كنا نعرف عندما لا تعمل الدائرة ماذا كان السبب!!
يجب أن نستخلص بعض النقاط الهامة التى توضح الأخطاء الشائعة
أولا : دخول المكبر هو زوج من الترانزيستور إما س م س أو م س م NPN or PNP هنا كانا NPN و فى LM324 من النوع الآخر PNP و القاعدة دوما غير متصلة بشىء ما لم يذكر غير ذلك صراحة
هذا يعنى أنه لا بد من وجود مسار للتيار المستمر لتوفير تيار القاعدة حتى تعمل ترانزيستورات الدخول وهو إما مباشرة أو من خلال مقاومة إما للأرضى (صفر فولت) أو أحد مصادر التغذية أو الخرج فالخرج يوفر هذا التيار أيضا
ثانيا : يجب أن نعلم من صحيفة المواصفات Data Sheet هل هذا التيار خارج من الطرف أم داخلا إليه وهو فى حال ترانزيستورات NPN يجب أن يدخل إليها و PNP يخرج منها
فى الواقع تفترض دوما التيارات داخلة للأطراف لذلك حينما يكون التيار داخلا للطرف يكتب بقيمة موجبة و حينما يكون خارجا منه يكتب بقيمة سالبة
أو يذكر ذلك صراحة مثل فى 324 فى الرابط التالى سيذكر قيمته ثم يكتب Note9 حيث تجد شرحها لاحقا يذكر أن التيار خارج من الطرف نتيجة ترانزيستورات PNP

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/212589/NSC/LM324.html

ما الفرق فالمقاومة التى توصل لا يعنيها اتجاه التيار
حقا لكن إن استخدمت مصدرا يعطى تيار أو يأخذ تيار يجب أن تعرف كيف توصله مثلا لو أردت أن تكبر تيار من ثنائى ضوئى سيكون توصيله مع 741 عكس توصيله مع 324 وغيره من التطبيقات الكثير
ثالثا : التيارات فى الداخل تعتمد مباشرة على قيمة مصادر التغذية فمصادر التيار الثابت ثنائى و مقاومة لذلك احرص على هذه المعلومة – اقرأ ورقة المواصفات Data Sheet جيدا و ما لم يذكر صراحة أن الوحدة تقبل تغذية متعددة من كذا إلى كذا فالأفضل ألا تستخدم إلا الجهد المرجح المذكور وهو غالبا +/- 15 فولت و الذى يمكن النزول به إلى +/- 10 فولت و قد تعمل عند +/-5فولت لكن لن تكون بنفس الكفاءة فضلا عن إن استبدلت الوحدة بأخرى بنفس الرقم لأى سبب قد لا تعمل ولا تقل عندها السابقة عملت!! فهذا شأنها وقد ولت
المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن خصائصه و معنى كل قيمة منها و كيف نستغلها أو نتجنب مشاكلها

ماجد عباس محمد
02-05-2013, 09:05 AM
أرجو لتسهيل متابعة الشرح أن نقوم بتحميل صفحة المواصفات للمكبر LM741 من الموقع
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9027/NSC/LM741.html

أرجو أن تختار National حتى يتطابق الشرح مع ما لديك – فضلا عن أنها تحتوى بعض الدوائر المفيدة
الصفحة الأولى بها شرح مختصر لها والدائرة التى قمنا بدراستها المرتين السابقتين
أول الصفحة الثانية ستجد جملة
Absolute Maximum Ratings (Note 1)
Supply Voltage : +/- 22V
لو قرأت الملحوظة المرفقة (Note 1) ستعنى أن هذه القيم هى أعلى ما تتحمله القطعة و يجب أن تجد فى مكان ما جملة
Recommended Operating Conditions
Supply Voltage : +/-15V
وهو يعنى أن هذا هو الجهد المقترح استخدامه – و مادام مقترح من المنتج إذن فهو أسلوب مهذب لكلمة الواجب استخدامه
قبل أن تبحث وتقول أين هى – معذرة ربما سقطت من هذه القطعة لشهرتها الواسعة و كونها أصبحت مقياسا صناعيا Industrial Standard – بمعنى انك ستجد مقولة مثل "هذا الرقم يعتبر ذو معاوقة دخول 10 مرات مثل 741 "
قبل أن نترك هذه النقطة يجب ألا ننسى نقطة هامة وهى أن جهد التغذية له قيمة واحدة فقط ( لا تنسى أن الجهد الموجب مساوى للسالب ) وهذا يعنى أنه لا يصح أن تستخدم جهدا أقل من ذلك فعند استخدامك لجهد أقل من +/-10فولت ستبدأ خصائصه فى التغير و عند جهد أقل ستجد قطعة تعمل فى دائرة ما و أن استبدلتها ربما الأخرى لا تعمل– لا تقل أنها تالفة
إن شئت استخدام جهد أقل مثل بطارية 9 فولت – هناك أرقام أخرى تبدأ من 3 فولت و ستجد القيمة
Supply Voltage : Min +/-1.5 : Max +/-15V
مثل المكبر LM324 مثلا
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/212589/NSC/LM324.html

مما سبق علمنا أن كل مدخل من مدخلى مكبر العمليات الشهير LM741 هو ترانزيستور NPN س م س . وبالتحديد طرف القاعدة – لذا لو عدنا قليلا للوراء نجد أن التيار يجب أن يدخل إلى قاعدة الترانزيستور NPN حتى يعمل الترانزيستور ، و هذا يفرض علينا شيئا وهو تيار القاعدة – حسنا لنسمه كذلك.
ماذا لو شئنا تغيير ترانزيستور الدخول لتحسين الأداء هل سنغير الاسم أيضا و يصير لدينا اسم لكل نوع لتسهيل الضياع بين الأسماء ؟ لماذا لا نسمه تيار انحياز الدخول ؟ فتيار القاعدة يصطلح على تسميته تيار الانحياز فهو أما " يحيد " الترانزيستور نحو التوصيل أو القطع أو التشبع فليكن تيار انحياز الدخول Input Bias Current و مهما تغير نوع ترانزيستور الدخول سيظل يحتاج لتيار انحياز – هذا أفضل
إذن لو قرأنا الجدول فى نهاية الصفحة الثانية سنجد قيمته هى من 80 إلى 500 نانو أمبير
هيه مهلا - من أين آتيت بهذا الكلام ؟ هناك خانات عديدة ولا معنى لكل هذا !!!
أخى – المسألة بسيطة : الجدول مقسم لثلاث أقسام كل قسم لفصيلة من فصائل المكبر وهى
LM741A/LM741E
LM741
LM741C
الأولى أفضلها و التيار أقل ثم الثانية ثم الثالثة
و سنجد أن كل جزء من الثلاث و لكل خاصية للمكبر لها ثلاث قيم Min Typ Max
وهى تعنى Minimum أى الأقل ، Typical أى الفعلية أو المتوقعة ، و أخيرا Maximum أى العظمى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2021&stc=1&d=1360044276

عذرا قد وضعت بعض الخطوط و لونا لكل مدى منها لزيادة الإيضاح
و لماذا كل هذا التعقيد ؟ لماذا لا يصنعون الكل على افضل مواصفات مثل LM741A/LM741E ونرتاح من وجع القلب هذا
عند التصنيع – توضع شريحة السيليكون كما سبق الشرح فى الحلقات السابقة ، ثم بالتصوير تخلق المساحات المشكلة لكل ترانزيستور
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2022&stc=1&d=1360044333

سنجد أن مهما أخذنا من احتياطات سيظل طول المسافة من المصباح للوسط أقل منها للطرف مما يجعل الصورة فى المنتصف أدق و أضبط من الأطراف لذا الناتج من الجزء الأوسط دوما أعلى جودة من الأطراف و بينهما منطقة "نصف - نصف" ولهذا ستجد دوما ثلاث جداول لثلاث درجات من نفس الرقم لأى قطعة إلكترونية
أما عن القيمة الصغرى و الفعلية و العظمى فغالبا ما تذكر قيمتان منها حسب نوع المواصفة فمثلا تيار انحياز الدخول يفضل أن يكون قليلا لذا تذكر القيمة الفعلية و العظمى له لأن لو زادت عن العظمى سيتضرر أداء دائرتك أما لقيمة مثل مقاومة الدخول Input Resistance ستجد القيمة الأقل و الفعلية و ذلك لأن المكبر المثالى له مقاومة دخول مالا نهاية لذا انخفاض مقاومة الدخول عن حد معين قد يضر بأداء دائرتك لذا يقول الجدول لك أنها فعليا 2 ميجا أوم ولكن لن تقل عن كذا. ولكن هناك من يضع القيم الثلاث مثل Analog Devices .
ما هذا الكلام تقول فعليا كذا ولن تقل عن كذا – آلا تستطيع أن تقول قيمة واحدة؟؟؟
أخى – احضر عشرة دايودات من نفس الرقم و آفو رقمى و قم بقياس مقاومتهم فى وضع التوصيل – لن تجدهم متماثلين – ثم خذ أعلاهم مقاومة و أثناء القياس قم بتسخينه بلهب ولاعة أو عود ثقاب مثلا ستجد أنه انخفض لأقل من أقل واحد منهم – ثم يعود عندما يبرد – هذا هو سبب هذا التغيير
لاحظ أن الجدول به صفان و هناك عمود بعنوان Conditions أى شروط القياس و ستجد قيمة لدرجة 25 مئوى و مدى مناظر لمدى درجات الحرارة – كما أن الأرقام الثلاثة من المكبر تختلف فى مدى درجات الحرارة الممكن استخدامه فيها.
من المهم أن نعرف كيف نستغل المعلومات المدونة بصفحة البيانات
فى المرة القادمة عن شاء الله سنكمل البيانات

GeNtEL-SYRIA
02-05-2013, 01:25 PM
مشاء الله مجهود يستحق ان تنحني لهو الرقاب للتحية
بارك الله فيك استاذ ماجدعباس

ماجد عباس محمد
02-05-2013, 02:53 PM
عفوا أخى الكريم

ماجد عباس محمد
02-07-2013, 10:08 AM
خواص مكبر العمليات 741:
فى المرة الماضية وجدنا أن المكبر 741 له ثلاث مستويات
LM741A/LM741E
LM741
LM741C
ولكن لو نظرنا للمكبر 324 سنجد أن صحيفة البيانات تحتوى ثلاث أرقام
124،224،324 هذا أسلوب أشمل للتقسيم إلى ثلاث مستويات
124 تنتمى للمستوى الأفضل المسمى العسكرى Military Grade و هو صالح للاستخدام فى نطاق الحرارة من –25 إلى 125 درجة مئوية
الأوسط مثل 224 تنتمى للمستوى الأوسط المسمى الصناعى Industrial Grade و هو صالح للاستخدام فى نطاق الحرارة من صفر إلى مائة درجة مئوية
الأقل مثل 324 تنتمى للمستوى الأقل المسمى التجارى Commercial Grade و هو صالح للاستخدام فى نطاق الحرارة من صفر إلى 70 درجة مئوية
طبعا ينطبق نفس التدرج فى جودة الخواص على الأقسام الثلاث

مهما تحسن المستوى فهى لا تستخدم فى أجهزة دعم الحياة Life Support Systems مثل منظم ضربات القلب و غيرة ، هذه الأنظمة لها مكونات ذات اعتمادية أعلى من كل ما سبق ويجب مخاطبة الشركة المنتجة بخصوصها.

نلاحظ أن بعض القيم تحتوى القيمة الفعلية و العظمى و أخرى الفعلية والصغرى – أليس هذا غريبا ؟
كلا بل منطقى جدا فهو يعرض دوما أسوأ الأحوال حتى إذا أخذتها فى حسابك حصلت على أفضل من توقعاتك – كيف؟
إذا كانت الخاصية يفضل أن تكون أعلى ما يمكن ، إذن أسوأ الأوضاع هى أقلها مثل مقاومة الدخول تفضل أن تكون ما لا نهاية لذا يعطيك أقلها احتمالا
و إذا كانت الخاصية يفضل أن تكون صفر أو أقل ما يمكن مثل تيار انحياز الدخول أو اختلاف تيار الدخول المسمى Input Offset Current تكون أسوأ أوضاعها أعلاها لذا يكتب لك أعلاها.
لم ننتهى بعد من الأول حتى نذكر الثانى
لم نقدم جديدا على أية حال فالأول هو التيار الذى تحتاجه قاعدة الترانزيستور لكى تعمل و كما نعلم الكمال لله وحدة هذه التيارات ليست متساوية على مستوى المنتج ولا على مستوى الترانزيستورين داخل نفس القطعة
لذلك نجد لتيار انحياز الدخول قيمة كبرى و قيمة نمطية و هى كل الوحدات المصنعة يجب ألا تتعدى هذه الحدود أما اختلاف تيار الدخول المسمى Input Offset Current فهو الاختلاف بين المدخلين داخل نفس القطعة
و ما هذا الاختلاف ؟
مهما كانت دقة التصنيع لن تصل لحد الكمال، لذا فلابد أن يكون هناك خلاف ولو طفيف؟
وما أهمية هذا الاختلاف الطفيف؟
لا أستطيع أن أحدد إن كان ذو أهمية أو لا ، وحدك فقط الذى يحدد.
كيف؟ المسألة تعود للتصميم الذى تقوم به، فتيار القاعدة لكل من الترانزيستورين يمر فى الدائرة الخارجية و يسبب جهد و فرق التيار يسبب أيضا فرق فى الجهد.
إن كانت الدائرة ستكبره إذن سيسبب مشاكل و يجب أخذ الحيطة لمعادلة الجهد الناتج من تيار القاعدة.
أما فرق التيار فللأسف لا نستطيع تحديد قيمته ولا اتجاهه بمعنى هل هو لصالح هذا الطرف أم ذاك ، ولذلك إن كان هذا الفرق يسبب مشكلة كأن يكون المكبر يكبر جهود مستمرة من حساسات أو خلافه ، يمكن معادلة فرق التيار Input Offset Current بالطرفين 1 - 5 و المسمى كل منهما Offset Null أو "تصفير الفرق" و الدائرة مرسومة فى ذيل الصفحة الأولى من صفحة البيانات
نفس الكلام ينطبق على الجهد حيث نجد Input Offset Voltage وهو لو عملت قصر بين المدخلين، المفروض أن يكون الخرج = صفر أيضا ولكن هذا لا يحدث نتيجة أن هناك ذلك الفرق الطفيف ولكن المكبر ذو كسب عالى جدا و نتيجة هذا التكبير يظهر هذا الخرج، وهو جزء مما يعالج أيضا بالطرفين 1 – 5 السابق ذكرهما.
الآن بقى قبل أن نصمم دوائر نفهم بعض الخواص الهامة لهذا المكبر والتى تميزه عن غيره – ليس بالضرورة للأحسن و لكن لنعرف ماذا نبحث عنه حين نريد تصميم دائرة ما.
الأولى : Input Resistance ونجدها قبل آخر صفحة رقم 2 وهى مقاومة الدخول لهذا المكبر وهى من0.3 ميجا فى LM741 و حتى 1ميجا فى LM741E كأقل قيمة وقد اتفقنا على أن مقاومة الدخول نختار الحد الأدنى لها.
هذه القيمة تحدد ما هى الاستخدامات المناسبة لهذا المكبر فلو لدينا حساس أو مصدر إشارة له معاوقة قريبة من هذه القيمة فبالتأكيد لا يصلح هذا المكبر ، مثل مستقبلات الأشعة تحت الحمراء فى الريموت و مستقبلات الموجات فوق السمعية الخ
الثانية : Input Voltage Range ونجدها فى آخر صفحة رقم 2 وهى المدى المسموح لإشارة الدخول . أيضا +/- 12 فولت وهذا يعنى أنه لو لدينا إشارة مطلوب تكبيرها مرتين من 15 فولت إلى 30 فولت – وجب أن نبحث عن حل آخر.
الثالثة : Large Signal Voltage Gain ونجدها قبل أول صفحة رقم 3 وهى مقدار الكسب للإشارة الكبيرة – ونلاحظ أن القيمة عند جهد التغذية +/- 20 فولت أعلى قليلا من +/- 15 فولت و على أى حال أقل قيمة هى 10 فولت/مللى فولت وهذا أسلوب غريب ولكنه الوسيلة المتبعة لقولهم أنها 10000 مرة وهى ببساطة كل مللى فولت فى الدخل يعطى 10 فولت فى الخرج و بالقسمة ينتج المطلوب. إلا أنها حقيقة ذات فائدة كبيرة لأنها تقول لك أن مللى فولت واحد قد يكفى لجعل الخرج يصل تقريبا لآخر مداه – كن حذرا. لاحظ أنها دوما أقل من جهد التغذية.
الرابعة : Output Voltage Swing ونجدها التالية فى الصفحة رقم 3 وهى المدى الذى يمكن أن يصله خرج هذا المكبر وهو يعتمد على جهد التغذية أيضا ونجد أنه ±15 أو ±10 حسب جهد التغذية وهذا يعنى لو نريد إشارة تصل إلى ±12 فولت يجب أن يكون جهد التغذية ±20 ولو نحتاج أعلى من ±15 يجب أن نبحث عن حل آخر.
الخامسة : Output Short Circuit Current ونجدها التالية فى الصفحة رقم 3 وهى أقصى تيار يمرره هذا المكبر ولو وضعت قصر على الخرج و سبق أن ذكرنا أن هناك حماية ضد القصر فلن يتلف وذلك بأن تحد التيار لحدود آمنة – وهو أيضا يعطينا فكرة عن أقصى تيار يمكن استخدامه و من الأفضل دوما ألا ندفع الأمور لأقصى حد لأن التكبير لن يكون مثاليا قرب هذه الحدود.
فى المرة القادمة إن شاء الله سنكمل البيانات

ماجد عباس محمد
02-08-2013, 09:59 AM
تحدثنا المرة السابقة عن خمس صفات للمكبر والآن نكمل و ستبدو أهمية هذه الخواص حين نبدأ فى التصميم إن شاء الله
السادسة : Common-Mode Rejection Ratio ونجدها التالية (الخانة الرابعة) فى الصفحة رقم 3
المفروض أن المكبر يكبر الفرق بين المدخلين ولهذا لو وصلنا الطرفين معا ، يجب أن يكون الخرج = صفر، إلا أن هذه الحالة المثالية لا تحدث، و ما يحدث هو أن هذه الإشارة المتماثلة تقل قيمتها بدلا من أن تتلاشى نهائيا وهذه قيمة الاضمحلال الذى يحدث . القيمة بالديسبل و نحن نعرف أن
Gain = 20 log (Vout/Vin) ………….. in decibel or db
القيمة بالديسبل = 20 لو (نسبة الفولت) = 10 لو ( نسبة القدرة) إذن
70= 10 لو ( الخرج إلى الدخل) إذن 7 = لو( الخرج إلى الدخل)
نسبة الخرج إلى الدخل = 10 مرفوعة إلى 7 = 10000000 أى 10 مليون مرة
أى لو وضعنا 10 فولت على الدخول مشتركة سيخرج منها 1 ميكرو فولت وهذا شيء مرغوب فيه بالتأكيد لأن هذا الفولت المشترك يأتى غالبا من مصادر غير مرغوب فيها كالمجالات المحيطة مثلا..
السابعة : Supply Voltage Rejection Ratio ونجدها التالية (الخانة الخامسة) فى الصفحة رقم 3
نفس ما قيل عن البند السابق و لكن هذه المرة هذا الجهد يوجد على مصدر التغذية أى لو أن +15فولت عليها +/-1فولت كم سيظهر من هذا الفولت فى الخرج، و نفس الوحدات بالديسبل
الثامنة : Transient Response Time ونجدها التالية (الخانة السادسة) فى الصفحة رقم 3 وتنقسم إلى Rise Time وهو الزمن الذى يصعد فيه الخرج من أقل قيمة لأعلى قيمة باعتبار أن الكسب = 1 و الدخول انتقل لحظيا من أقل قيمة لأعلى قيمة و الكسب = -1 و الخرج تحرك عكسيا، هذا العامل يهم فقط فى حال استخدام المكبر كمقارن وهو يحدد كم مرة يستطيع الاستجابة فى الثانية لعمليات الفتح والقفل.
الجزء الثانى هو Over Shoot وهو نتيجة الانتقال الفجائى من مستوى لآخر يحدث اهتزاز يسبب بعض الذبذبات، أقصى قيمة لأكبر اهتزازة (الأولى) هو هذه القيمة.
التاسعة : Band Width ونجدها التالية (الخانة السابعة) فى الصفحة رقم 3 وهى أعلى تردد يمكن لهذا المكبر أن يكبره وهو هنا من 437 ك ذ/ث كحد أدنى حتى 1.5ميجا و طبعا يجب الاعتماد على الحد الأدنى لأن ليس مضمونا أن كل الوحدات تعمل عند 1.5ميجا
العاشرة : Slew Rate ونجدها التالية (الخانة الثامنة) فى الصفحة رقم 3 وهى معدل استجابة الخرج عند تغيير الدخل تغيرا فجائيا – طبعا ستقول الخاصية الثامنة مماثلة سأقول لك السابقة عندما يعمل كمقارن و نريد للخرج أن ينتقل مرة واحدة من مستوى لآخر لكن هذه عند عمله كمكبر وهى دلالة هل لو حاولنا أن نأخذ من هذا المكبر خرجا = كذا فولت ، ما هو أقصى تردد يستطيع أن يتجاوب معه أو بصورة مقابلة لو أردنا لهذا المكبر أن يكبر تردد كذا كيلو ذ/ث كم فولت يستطيع أن يعطى هذا المكبر قبل أن يحدث تشويه للخرج؟
العلاقة التى تربط معاملات المكبر هى
أقصى فولت فى الخرج = Slew Rate مقسوما على ( 2 × ط × التردد )
لذا كلما أردنا فولت أعلى أو تردد أعلى نبحث عن مكبر ذو قيمة أكبر فى هذه الخاصية.
لمزيد من الشرح و الإثبات حمل هذا الملف

http://www.national.com/ms/LB/LB-19.pdf

أو ابحث عنه هكذا
http://www.national.com/JS/searchDocument.do?textfield=lb-19

بقى خاصتين أحدهما Supply Current وهو سحب التيار من كل من المصدرين و الثانية استهلاك الطاقة وهما عند الاستخدام فى درجات حرارة مرتفعة يجب تخفيض العوامل حتى لا تسخن أكثر مما يجب.
الآن نفكر كيف نصمم دائرة مكبر باستخدام LM741 و طبعا ما يطبق هنا يطبق على أى رقم آخر بالاستعانة بصفحة الخواص Data Sheet
أول شيء ستقوله – لا أحتاج تصميم دائرة، سأستفيد بكل هذا الكسب وهو 50000 كحد أدنى ولا أريد شيء آخر!
مهلا – هذا الكسب مبنى على أن الخرج سيغطى كل المدى المسموح به للخرج
أجل وهذا ما أريده
مهلا – مرة أخرى! هذا المدى تحكمه خاصية النطاق الترددى Band Width والتى بجوارها ملحوظة رقم 5 أو Note5 وهذه الملحوظة تقول (تجدها أسفل الجدول بصفحة 3) أنه محسوب على أساس 0.35 ÷ Rise Time إذن نعود لهذا المدعو Rise Time نجده عند كسب = 1
هذا ما يسمى معامل الجودة أو Figure of merit و لكى تزيد الكسب عن 1 سيقل هذا النطاق بنفس النسبة لذا فلو أردت نطاق 437ك سيكون الكسب=1 أو 43ك عند كسب = 10 أو 4ك فقط عند كسب = 100 أو 437ذ/ث عند كسب = 1000 و هكذا – وهذه أول مشكلة.
كيف إذن نقلل الكسب ونتحكم فيه
هل تذكر موضوع التغذية الخلفية أو العكسية السالبة؟؟ هل تذكر حين قلنا أن لو كان حاصل ضرب Aβ أكبر كثيرا من 1 عندها سيكون الكسب = 1 ÷ β أى مقلوب نسبة β ؟ هذا هو الحل
بما أن A كبيرة جدا =50000 على الأقل فحاصل ضربها مع أى نسبة β سيكون أكبر كثيرا من 1 لذا يكون الكسب = مقلوب نسبة β
فى المرة القادمة إن شاء الله سنصمم بعض الدوائر

ماجد عباس محمد
02-11-2013, 08:15 AM
تصميم دائرة مكبر باستخدام 741 LM741 Op-Amp Amplifier
من الخواص السابقة نجد أن التكبير عالى جدا (200000) و النطاق الترددى قليل جدا ( حوالى 10 ذ/ث).
هذا الوضع قليل الاستخدام لأنه مناسب للجهد المستمر والترددات حتى 10 ذ/ث لذلك سنحاول تقليل الكسب و نزيد النطاق الترددى.
للبدء بالتصميم نحدد أولا النطاق الترددى المطلوب فكما علمنا أن حاصل ضرب النطاق × الكسب = مقدار ثابت ويسمى معامل الجودة Figure Of Merit.
لو الكسب غير كافى إما نختار رقم مكبر آخر ذو معامل جودة أعلى أو نستخدم أكثر من وحدة لكن لو كان النطاق غير كافى – لا حل .
لذلك نبدأ بالنطاق المطلوب. سنفترض أننا نريد مكبر لإشارة صوتية أى نطاق تردد الصوت وهو من 20 إلى 20000 ذ/ث.
من المواصفات نعلم أن المكبر 741 له معامل الجودة = 1 ميجا، إذن للحصول على نطاق 20000 ذ/ث
نقسم 1 ميجا ÷ 20000 = 50
إذن بهذا النطاق نستطيع الحصول على كسب حتى 50 مرة لا أكثر - يمكن أقل إن دعت الحاجة و لا بأس بالنطاق الأوسع لأنه غالبا لا يضر و يمكن تقليله باستخدام مكثفات حسب معادلات النطاق الترددى للمكبرات و التى شرحت فى مقالات سابقة.
الآن علمنا أننا يمكن أن نحصل على كسب قدره 50 مرة لكن هل نكبر 0.2 فولت لتصبح 10 أم 0.2 مللى فولت لتصبح 10 مللى فولت؟
هل تذكر Slew Rate السابق و قلنا أنه 0.5 فولت/ميكرو ثانية وأيضا قلنا أن
الفولت = ج ÷ (2×ط ×التردد) بالتعويض للحصول على الفولت (ج هنا رمز لمعامل الإستجابة Slew Rate السابق) نجد

الفولت = 500000 ÷ (2×3.14×20000) لا تنسي أن ميكرو تحول بالقسمة على مليون
الفولت = 3.98 فولت وهو أقصى خرج يمكن أن يعطيه هذا المكبر فى هذه الظروف
لو أردت المزيد يجب استخدام مكبر آخر له معامل أكبر مثلا لو أردت 12 فولت، سنحتاج لثلاث أضعاف هذا المعامل أى على الأقل 1.5 فولت/ ميكرو ثانية. نستخدم مثلا LM301
الآن علمنا أننا يمكن أن نحصل على كسب =50 على ألا يزيد الخرج عن 4 فولت متردد قيمة عظمى وليست جذر متوسط التربيع وهى تساوى 2.8 فولت ج.م.ت.
طبعا نذكر من موضوع التغذية العكسية أن الكسب = مقلوب نسبة المقاومات لذا نستخدم مثلا 1 أوم مع 50 أوم إلى 1 ميجا مع 50 ميجا – كيف نختار قيمة مناسبة
ننظر للدائرة حتى نستوعب الأمور
الملف المرفق به مجموعة دوائر و كلها تغيرات للمكبر التقليدى لأهداف سيأتى شرحها في المقالات التالية
الآن ننظر لشكل رقم 1

لو نذكر أن مقاومة الدخول للمكبر كانت 0.3 ميجا كحد أدنى و من الطبيعى أن تزيد مع التغذية العكسية لذا لن تؤثر معنا فى التصميم و سيكون العامل المؤثر هنا معاوقة خرج المصدر المولد للإشارة
فمثلا لو ميكروفون ، نقرأ صحيفة خواصه . هل معاوقة خرجه صغيرة أم كبيرة وهذا ما يجعل بعض المكبرات لها مفتاح (سويتش) مكتوب علية LO/HI وهو يعنى تغيير معاوقة الدخول لتكون صغيرة أو كبيرة حسب الحاجة.
دوما يفضل استخدام معاوقة أكبر من معاوقة المنبع على الأقل 10 مرات حتى لا تتسبب معاوقة دخول المكبر فى تقليل الجهد الخارج من المصدر (مجزئ جهد عادى و قانون أوم) وهذا سيجعلها كبيرة القيمة .
مثلا لو كانت معاوقة خرج الميكروفون أو المصدر 10ك سنحتاج مقاومة دخول المكبر 100ك ومعها مقاومة 5ميجا
بالتأكيد 5 ميجا مقاومة كبيرة خاصة وأن الخرج يتكون عليها و تسبب ضوضاء أيضا – لذا ربما فى المراحل الأول، نضطر لتجنب الضوضاء أن نضحى بالكسب قليلا أو نستخدم دائرة تقلل من المعاوقة حتى لا نحتاج مقاومات ذات أوم عالى خاصة للمصادر ذات الخرج الضعيف جدا.
أما إن كانت مقاومة الخرج صغيرة و أقل من جزء من 10 من قيمة معاوقة الدخول فيمكن استخدامها مباشرة.

هيه لكن أنا دوما استخدمها دون اعتبار لهذه النقطة ودوما تعمل بكفاءة!!! لم كل هذا الصداع؟
أخى لم أقل لن تعمل و لكن هناك دوما فرق بين الوضع المثالى و الوضع المتاح و غالبا يمكنك تعويض هذا بمفتاح الكسب (Volume) لكن لو تنوي تصميم مكبر يتعامل مع حساس مثلا أو غيره فربما حقا تؤثر، عندها تذكر ما قلناه هنا و اعرف السبب و حاول علاجه.
من الأفضل أن نذكر هنا كل شيء و استخدم ما تحتاجه أفضل من أن تتعرض لموقف ولا تجد له تفسيرا.
فى المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن مزيد من الدوائر ثم لاحقا نتحدث عن تحسين الخواص.
الملف المرفق OpAmp-CCtss.png

ماجد عباس محمد
02-12-2013, 09:36 AM
قلنا فى المرة السابقة أن المكبر سيكون كما بالشكل رقم1 و تكون المقاومة 2 تساوى 50 مثل المقاومة1 و المقاومة 1 يحددها مصدر الإشارة بحيث تكون 10 أمثال المصدر حتى لا نفقد جزء من إشارته.
لنفترض أن المصدر له معاوقة خرج = 1ك أوم فيمكن استخدام المقاومة 1 بقيمة 10ك و مقاومة التغذية 50 مثل المقاومة1 للحصول على كسب 50 فتكون 500ك أوم.
طبعا المكبر يحتاج لتغذية و لهذا نحتاج لجهدين +12فولت و -12فولت (المسمى N12V فى الرسم)
لماذا لا تحتوى هذه الدائرة أى مكثفات؟ كل الدوائر تشمل مكثفين أو أكثر!!!
حسنا! المسألة مرهونة بالاستخدام و ظروف التشغيل و تحديدا تأثير الجهد المستمر على أداء الدائرة ككل والتى فيها هذا المكبر أول مرحلة.
فى بعض التطبيقات مثل مكبر الفيديو و مكبرات الحساسات ذات التغيير البطيء جدا مثل حساسات الحرارة و تتبع ضوء الشمس الخ نحتاج لأن يمتد مدى التكبير حتى الجهد المستمر ولهذا يجب ألا نستخدم مكثفات للربط
أما فى حال أن يكون المصدر يحتوى جهد متغير ولكن عليه جهد مستمر مثل ثنائى استقبال أشعة تحت الحمراء من الريموت كنترول، فيجب استخدام مكثف لعزل الجهد المستمر الكبير (4-5 فولت مثلا) عن الجهد المتردد الصغير جدا كذا مللى فولت.
فيما عدا ذلك فالمسألة اختيارية بحته.
حسنا، أريد الآن أن استغل كل إمكانية التكبير ما دمت لا أريد أن احصل على تردد عالى.
لو تذكرنا الشرح السابق سنجد أن تيار القاعدة لترانزيستورات الدخول لابد له أن يمر، لذا يمر أحدهما فى المقاومة1 بينما الآخر يمر إلى الأرض فورا. مرور التيار فى المقاومة1 يسبب جهد حسب قانون أوم
فولت الدخول= Input Bias Current × المقاومة1
من المواصفات نجد أن Input Bias Current = 30 نانو إلى 800 نانو أمبير وهذا تراوح كبير ولكنه يعتمد على جودة الوحدة المستخدمة (حسب الرقم من الجدول) و المدى الحرارى الذى ستستخدمها فيه (هل جو مكيف مثبت الحرارة أم لا)
سنجد Input Bias Current ينقسم إلى خانتان الأولى عند درجة 25 مئوى و الثانية تغطى المدى الحرارى الكامل و لهذا لو كنت تنوى الاستخدام فى جو مكيف يمكنك اختيار القيمة الأولى الأقل و إلا يجب أن تستخدم القيمة الثانية الأعلى و يجب أن لا ننسى أن هذه القيمة ليست ثابتة بمعنى أنك توصل الجهاز الآن - ستأخذ قيمة كذا و تبقى كما هى ، كلا فكل أشباه الموصلات مربوطة بالحرارة أى أن أى خاصية تبدأ بقيمة و تتغير مع تغير الحرارة ثم تستقر عندما تستقر درجة الحرارة بعد حوالى 20 دقيقة من بدء التشغيل.
أيضا كما سبق الشرح القطعة منها 3 درجات لذا الجدول مقسم لثلاث أعمدة.
إذن هذه مشكلة لا حل لها فلو حسبنا وسيلة التعويض لقطعة، مجرد تغييرها يفسد كل شيء.
كلا هناك لعبة صغيرة تحل غالبية المشكلة وهى أن و لله الحمد الطرفان متماثلان لذلك لو وضعنا مقاومة مكافئة على الطرف الآخر فإن التيار فى كل طرف يكاد يتعادل مع الآخر. وهذا يقودنا للشكل2 و بإضافة المقاومة3 يتعادل التيارين.
ولكن المفروض أنها تساوى 10ك، لماذا استخدمت 8.2ك؟ - لا تنسى أن المقاومتان5،4 على التوازى و يجب أن نأخذهما فى الحساب سويا.
هذا الأسلوب له أثره أيضا فى تحسين الضوضاء الناتجة من تيار الدخول حيث الضوضاء المتولدة من أحدهما تقلل – ولا تلغى- أثر الثانى.
حسنا! هل نستطيع أن نحصل على أعلى كسب؟ - ليس بعد.
بند Input Offset Current وهو كسابقة له مدى و يتراوح ما بين 3 إلى 300 نانو أمبير وهو الفرق بين التيارين السابق ذكرهما أى أن التيارين لم يصلا حد الكفاءة التامة و التماثل المطلق.
وجب هنا أن نذكر احتياطات التصميم وهى
إن كان هذا التأثير هاما (نحن نتكلم عن التكبير بقيم عالية وبالتالى أى اختلاف صغير فى الدخول سيولد خطا كبير فى الخرج أو عدم استقرار) يجب أن نختار القطعة الأفضل مثلا LM741A و ليست LM741C حيث تتراوح القيمة الأولى من 30 إلى 80 فقط و الثانية من 3 إلى 30 ثم نستخدم جو مكيف لتثبيت الحرارة عند 25مئوى، أما إن كان كل هذا لا يكفى و نريد استخدام حلولا أفضل فهناك أرقام أخرى أفضل بكثير.
باستخدام LM741A حيث القيمة Input Offset Current لا تتعدى 30 نانو أمبير فالجهد المتولد
الفولت = 30 نانو × 8.2ك = 0.000246 فولت أى أن تكبير 10000 مرة يسبب خطأ لا يزيد عن 2.46فولت فى الخرج.
ولكن تكبير 100000 يسبب 24.6فولت وهذا غير مقبول!! (تذكر أن الكسب الكلى لهذا المكبر من 50000 إلى 200000)
هذا أيضا له حل، وهو موضوع المرة القادمة إن شاء الله

وظائف خالية
02-12-2013, 11:36 PM
جزاكم الله خيرا

ماجد عباس محمد
02-13-2013, 08:11 AM
هل حقا يمكن أن نصل بالكسب لأعلى قيمة فى حين الخرج لا يعانى أى انحراف عن الصفر؟
لو عدنا لصفحة الخواص أو البيانات سنجد Input Offset Voltage ينقسم إلى خانتان كالسابق، وهو كما سبق الشرح، فرق جهد ناتج يظهر فى الدخول لو عملنا قصر بينهما وهو ناتج من اختلاف الترانزستورات كمكون من المكونات. وطبعا يعتمد على الطراز و مدى درجات الحرارة. وهو على أقصى تقدير 7 مللى فولت من الجدول.
هيه 7 مللى فولت × 1000 فقط تكفى لكى نتوقف عما نحاول فعله!!!
مهلا هناك شيء لم نتحدث عنه للآن، يقودنا للشكل رقم3 والذى يحتوى على مقاومة ضبط بين طرفى 1،5 و الطرف المتحرك متصل بالجهد السالب (لاحظ أننى قلت الجهد السالب ولم أقل -12فولت).
طبعا لو رجعنا للرسم الذى يشرح التركيب الداخلى لها سنجد أنها متصلة بين باعث E للترانزستورين 5،6 بين المقاومتين 1،2 المتصلتين بالجهد السالب.
بالرجوع للمواصفات نجد طرفى 1،5 لهما اسم Offset Null أى معادلة الإزاحة، ومن الجدول نجد
Input Offset Voltage Adjustment Range
و قيمته كحد أدنى +/- 10 مللى فولت و قياسيا +/- 15 مللى فولت، إذن يكفى لمعادلة القيمة القصوى 7 مللى فولت المذكورة و يبقى ما يكفى لمعادلة فرق التيار من المرة السابقة.
إذن شكل 3 يناسب المكبرات ذات المدى للجهد المستمر وخاصة ذات الكسب العالى. هذا بالرغم أن شكل 3 لم نعدل فيه المقاومات لتعطى كسبا عاليا.
لو دخلنا فى التطبيقات سنجد أن مقاومة التغذية العكسية أرقام 2،5،8 فى الدوائر السابقة، تأخذ جزء من الخرج و تضعه على الطرف السالب و مطروحا منه لاختلاف الوجه مما يجعل هذا الطرف بينه و بين الطرف الموجب تقريبا جهد = صفر و ذلك بمعنى أن الطرف السالب يتبع الطرف الموجب وليس العكس. فى الدوائر السابقة ينسب دوما الطرف الموجب للصفر مما يجعل جهد الطرف السالب أيضا يساوى صفرا عمليا ولو حاولت القياس لن تجد شيئا يذكر سواء مستمر أم متردد.
للتذكرة: الجهد ما بين طرفى الدخول = جهد الخرج ÷ الكسب الكلى للمكبر وليس للدائرة كمكبر (200000).
و بفرض أعلى قيمة للخرج هى 12 فولت، فقيمة التغذية ÷ 200000 = 60 مايكرو فولت
لهذا السبب لو وصلت المصدر كما فى الدوائر السابقة سيكون عمليا متصل بالأرض عبر المقاومات 1،4،7 فى الدوائر السابقة. وهى تعتبر معاوقة الدخول بالنسبة للدائرة. هذه النقطة تجعل إضافة مصدر آخر ممكن و تحقق نتيجة هامة أن كل مصدر لن يتأثر بوجود الآخرين معه وهذا يقودنا للدائرة شكل 4، قبل أن تسأل فقد ناقشنا كل شيء بحيث نعلم يقينا أن خطوط التغذية موجودة وموصلة لتغذية المكبر و طرفى 5،1 غير متصلة إلا عند اللزوم ولا داعى لتكرارها ثانية. عادة تخفى كل غالبية برامج الرسم خطوط التغذية لتبسيط الرسم فى حين تأخذها فى الاعتبار فى تحليل أخطاء التوصيل والقصر بين الدوائر الخ، لذا يجب تحديدها أثناء الرسم و تحدد ما إذا كنت ترغب فى إظهارها من عدمه.
أنا شخصيا أتبع مبدأ بسيط وهو كتابة قيمة الجهد صراحة ولا أعتمد القيم الافتراضية مثل VCC,VEE,VDD والسبب أنه فى الصيانة قد يكون السبب هو عدم صحة قيمة الجهد و وجودة بالرسم يوفر حسابه أو البحث عنه ويكون مرة واحدة ظاهرا فى كل مكون مثلا لو قطعة بها 4 مكبرات تكفى واحدة و بالمثل فى الدوائر المنطقية.
سبب آخر قد يكون لديك VDD,VCC فى الدائرة وهما بنفس القيمة وهذا يسبب إرباكا كثيرا فلو قمت بتوصيلهما معا سيربك ذلك البرنامج مولدا رسائل خطأ تضطر للتغاضى عنها وهذا خطر حيث قد تتغاضى سهوا عن خطأ آخر معوق للدائرة.
فى شكل 4 لدينا 3 مصادر إشارة V وأرقام 1،2،3 كل منها تكبر إشارته بقيمة مختلفة حسب نسبة المقاومات فمثلا
الأول تكبر إشارته بنسبة 50÷10=5
الثانى 50÷20=2.5
الثالث بنسبة 1
والخرج يساوى حاصل جمع الثلاث إشارات المكبرات.
ولكن هل يمكن عمل دائرة لا تعكس الوجه أى الخرج فى نفس وجه الدخول و مكبرا فى آن؟
نعم فقط لو أدخلنا الإشارة على الطرف الموجب بدلا من السالب و طبعا هنا يجب أن يظل متصلا بالأرض لإيجاد مسار لتيار القاعدة السابق ذكره Input Bias Current ويجب ألا يكون موصلا بها حتى لا يكون قصر على مصدر الإشارة، بمعنى لابد من إدخال مقاومة كما فى الشكل 5
الكسب هنا من قوانين التغذية العكسية السابقة = 1 + نسبة المقاومات = 1 + ( مقاومة14 ÷ مقاومة13)
1+ (500÷10) = 51
هنا يمكن أن نجعل مقاومة الدخول عالية جدا فمثلا هنا المقاومة 1 ميجا و يمكن أن تزيد لو لا يؤثر ذلك على انحياز الخرج كما سبق الشرح فى المرة السابقة، أما إن أردت تحقيق اتزان التيارات كما فى الشكل 2 فيمكنك استخدام 82ك بدلا من 1 ميجا
لاحظ أن شكل5 هو البديل لشكل1 و 6 بديل للشكل2 أى أن كل دائرة ستجد النظير تحتها للدائرة بدون عكس للوجه.
نلاحظ أن شكل4 ليس له نظير فى الدوائر الغير عاكسة للوجه ولو حاولت وضع أكثر من مصدر سيؤثر بعضها على بعض.
ماذا أفعل لو لدى بطارية وأود استخدام مكبر عمليات؟ أى ليس لدى مصدرين للتغذية!!!
هذا موضوع المرة القادمة عن شاء الله

محمد زعبي
02-13-2013, 04:06 PM
جزاك الله كل خير وبارك الله فيك

ماجد عباس محمد
02-14-2013, 08:35 AM
استخدام مصدر واحد للتغذية
أحيانا نحتاج التغذية من مصدر واحد مما لا يتيح استخدام +/- فولت، لذا يجب أن نخلق ما يسمى الأرضى الافتراضى Virtual Ground وهو نقطة ما نعتبرها مرجع جديد بخلاف سالب البطارية.
لتحقيق ذلك هناك طريقتان إما مجزئ جهد بمقاومتين متساويتين أو مقاومة و ثنائى زينر بنصف القيمة.
و يوضع عادة إما مكثف واحد أو مكثفين حسب الرسم المرفق.
ولكن هل هناك فرق؟
أولا: بين الزينر و المقاومات
• الزينر أغلى من المقاومة
• من الصعب أن تجد الزينر بالقيمة الدقيقة إن شئت فمثلا الزينر 6 فولت فى الواقع 6.3فولت أما المقاومات فبالقياس تستطيع أن تجد مقاومتان متطابقتان إن شئت أو استخدام مقاومة متغيرة POT كما بالشكل 5 ويلاحظ هنا أن المقاومة المتغيرة مساوية لقيمة الخطأ فى المقاومة الثابتة، أى لو كانت المقاومة11 = 10ك+/- 10% تكون المقاومة المتغيرة POT = 1ك أوم وهكذا.
لماذا أطراف المقاومة المتغيرة POT مرقمة؟ هل لها ضرورة؟
نعم فالطرف 2 هو المنزلق أما الطرف1 هو الطرف الذى يلامس المنزلق عند إدارته أقصى اليسار (فى الاتجاه الذى تتوقع فيه تقليل الظاهرة – و أقول الظاهرة وليس الفولت) و الطرف 2 هو الطرف الذى يلامس المنزلق عند إدارته أقصى اليمين (فى الاتجاه الذى تتوقع فيه زيادة الظاهرة – و أقول الظاهرة وليس الفولت)
ما قصة الظاهرة و الفولت هذه؟
ببساطة، المستخدم يتوقع أن يحرك المفتاح يمين مثلا ليزيد سرعة المروحة ولن يفكر أنك استخدمت طريقة ما بسببها تحرك المفتاح يمين يزداد جهد فيزيد تأخير نبضه تقلل الخرج للمروحة فتقل سرعتها! ببساطة سيقول المفتاح مقلوب الأطراف و ندخل فى حوار طويل ما معنى كلمة مقلوب
• النقطة الثالثة، هل لاحظت أن الأشكال بالمقاومات مكتوب فيها V,V/2 بينما فى الزينر مكتوب 12فولت،6فولت، هذا لأن الزينر لا تتغير قيمته بتغير قيمة الجهد بينما بالمقاومات ستتبع قيمة V/2 نصف قيمة جهد التغذية V فعند تغير جهد البطارية تظل V/2 نصف قيمتها بينما سيظل الزينر 6 فولت.
لا تظن أن هذا جيد أو رديء ، فكلا الوضعين له استخدامه فمثلا فى المكبر يفضل استخدام المقاومات لتحديد V/2 حتى تكون دوما نصف البطارية عند استهلاكها و هبوط الجهد (البطارية ألمسماه 1.5فولت تبدأ 1.4 و بعد قليل تستقر عند 1.2 فولت حتى نهاية عمرها فتهبط إلى 0.9فولت والقيم أقل للوحدات القابلة للشحن) فلو قلت بطارية 6 فولت فأنت فعلا تتحدث عن 5.6 إلى 4.8 و انتهاء إلى 3.6فولت – لكن فى دائرة لتحديد هل البطارية صالحة أم يجب تغييرها فيجب استخدام زينر للمقارنة
• لماذا تضع مكثفات عالية القيمة 10 مايكرو مع المقاومات و 0.1 فقط مع الزينر؟
السبب أن المقاومات لا يمكن وضعها بقيم صغيرة حتى لا تسحب تيار كبير لا داعى له لذا تصبح عرضة لالتقاط جهود من الوسط المحيط وهى متصلة بمدخل تكبير للمكبر، مما يجعل أى جهد عليها يظهر مكبرا فى الخرج. أيضا لو استخدمت زوج من المقاومات لتغذية كل المكبرات المستخدمة فى الدائرة، ستؤثر كل منها على الباقى و المكثفات هنا تلغى هذه التأثيرات أما الزينر فبحكم أنه مثبت للفولت أصلا فهذا التأثير محدود جدا منه إلا أنه هو يعمل كمصدر للضوضاء لهذا المكثفات المستخدمة هنا من الأنواع الأنسب للترددات العالية و قيمتها صغيرة.
ثانيا: بين المقاومات و بعضها
هناك ثلاث دوائر باستخدام المقاومات لا تختلف سوى أين وضع المكثف و هل نستخدم مكثف واحد أم اثنين. الفرق بينهم فقط فى لحظة بدء التشغيل حيث المكثفات فارغة و تبدأ فى الشحن.
ففى شكل1 مثلا، عند البدء سيكون المكثف1 فارغا و يفرض على قيمة V/2 أن تبدأ بصفر و تعلو بالتدريج بثابت زمنى قدره R1//R2*C1 أى 5ك أوم × 10 مايكرو = 50 مللى ثانية. و نظرا لكونه غالبا متصل بالطرف الموجب للمكبر فيبدأ الخرج بالصفر ثم يرتفع تدريجا حتى القيمة V/2
فى شكل 2 نفس النقاش إلا أنه نتيجة للبدء بجهد مكثف = صفر، سيبدأ الخط V/2 بالقيمة الكاملة للبطارية V ثم يتقص بالتدريج بنفس الثابت الزمنى
أما الشكل4 فالمفروض نظريا ألا يكون هناك خرج لكن نظرا لعدم تساوى قيمة المكثفات ستكون هناك نبضة صغيرة غير محددة الاتجاه و زمنها قصير جدا بثابت زمنى يعتمد على الفرق بينهما.

أما كيف نحسب هذه المقاومات والمكثفات، فالأمر سهل.
احسب كم مكبر سيتم توصيلهم بهذه النقطة – لنفترض مثلا خمسة.
نجمع إجمالى تيار انحياز القاعدة لهم Input Bias Current وليكن 30+30+10+10+20 مجموعة من أرقام مختلفة ليست كلها LM741 = 100 نانو أمبير
حتى لا نجعل هذه التيارات تؤثر على قيمة الجهد نفترض أن التيار فى مجزئ الجهد على الأقل 10 أمثال هذه القيمة فيكون 100×10=1000 نانو أى 1 مايكرو أمبير
لو أن جهد البطارية 12 فولت مثلا يكون مجموع المقاومتين = 12 ÷ 1 = 12 ميجا أوم
إذن يجب ألا تزيد المقاومات عن 12 ميجا أى 6 ، 6 ميجا طبعا قيمة عالية جدا و نختار أى قيمة أقل سيكون أفضل حتى لا تتداخل مقاومة خامة البوردة والرطوبة الخ ولا اعتراض على استخدام قيمة شهيرة مثل 10ك أو 12 ك كما يجب ألا تكون قليلة جدا حتى لا تستنزف البطارية دون داع.
حساب المكثف بنفس المعادلة السابق استخدامها فى تحديد النطاق الترددى Fl=1/(2 π Req*C)
حيث هو أقل تردد متوقع ظهوره وغالبا يؤخذ تردد المنبع 50ذ/ث
هيه – الجهاز يعمل على بطارية!!!! – أجل ولكن المجال الكهربى و المغناطيسى للتيار العمومى حولك فى كل مكان
Req حاصل المقاومتان على التوازى و يساوى نصف أحداهما لأنهما متساويتان
C المكثف المطلوب استخدامه
المرة القادمة إن شاء الله سنستخدم المكبرات المخصصة لتغذية البطارية و سنحسب النطاق الترددى

ماجد عباس محمد
02-15-2013, 09:20 AM
LM324-LM358

توجد المكبرات على عدة صور، ناقشنا منها سابقا ثلاث مستويات من الجودة مثل LM741A, LM741, LM741C وطبعا قد تختلف شكل العبوة كما فى صفحة4 تجد هذا الرقم فى أربع أشكال مختلفة يتميز كل منها بإضافة حرف إضافى بعد الاسم السابق.
بعض الأرقام تحتوى عدد مختلف فى نفس العبوة أو عبوة أكبر لكن لا تغيير فى المكبر ذاته مثل الرقم TL081 والذى سنتعرض له لاحقا يحتوى مكبر واحد لكن TL082 تحتوى زوج من TL081 فى نفس العبوة و TL084 تحتوى أربع وحدات TL081 داخل عبوة من 14 طرف والهدف من هذا التوفير فى ثمن المكبر و الدائرة حيث ثمن TL084 ربما لا يزيد كثيرا عن TL081 كما أن التوصيلات ستكون أسهل حيث التغذية مشتركة.
أيضا LM358 تحتوى على مكبرين بينما LM324تحتوى أربع مكبرات من نفس النوع.
جدير بالذكر أن معظم المكبرات الأحادية تتبع نمط أطراف موحد، والأطراف الغير مستخدمة فى بعض الأرقام مثل 1،5 فى LM741 وكذا المزدوجة تتبع نمط آخر موحد والرباعية أيضا.
يمكنكم تنزيل صفحة البيانات Data Sheet من الرابط التالى
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/212589/NSC/LM324.html
وهو للقطعة الرباعية LM324 أما الثانية فيمكن بكتابة رقمها فى نفس الموقع والبحث.
سنلاحظ فى الصفحة الأولى خواص متعددة و ميزات خاصة منها التغذية من 3فولت إلى 30 فولت أو +/-1.5فولت إلى +/- 15 فولت
التيار مناسب لاستخدام البطارية و أيضا يحدد قيمته 700 ميكرو أمبير أى أقل من 1 مللى وهو لا يعتمد على قيمة الجهد
أيضا نقطة هامة وهى عند استخدام مصدر واحد فإن جهد الدخول يشمل الأرضى (صفر فولت) وكذا الخرج يصل للأرضى بصرف النظر عن قيمة التغذية.
كيف حقق هذا؟ المسألة بسيطة – لنذهب لصفحة رقم2 لنرى التركيب من الداخل.
لو نذكر 741 كانت مرحلة الدخول من مكبر تفاضلى Differential Amplifier وكان من ترانزيستورات NPN أو س م س، وهذا يعنى أن الدخل على القاعدة يفصله عن الأرضى كل من الباعث و مقاومته التى غالبا ما تكون ترانزيستور آخر
ما لم يكن الترانزيستور الآخر و وصلة القاعدة / باعث فى حال التوصيل ، لن تعمل مرحلة الدخول و يتوقف المكبر كله
هنا استبدل س م س بآخر م س م PNP (الترانزستورات 1،2،3،4 بطريقة دارلنجتون) و بالتالى فبين الدخول على القاعدة والأرضى تجد وصلة المجمع Collector و بالتالى فالانحياز نحو الأرضى يجعل الترانزيستور فى حال توصيل أكثر و بالاختيار المناسب للمكونات يمكن تجنب التشبع Saturation
بالنسبة للخرج سنجد أنه يشمل ترانزيستور مباشرة للأرضى أى بدون مقاومة 50أوم كالسابق مما يتيح له فى حال التشبع أن يصل لقيم لا تزيد عن 0.2 فولت و رغم ذلك لا خطورة من حدوث قصر لأن التيار محدود بقيم قصوى لو تعداها سيدخل Q7,Q12 للحد من التيار حسب ما إذا كان القصر على أى من المصدرين (لا ننسى أن الأرضى يعتبر مصدر ) إلا أن التأثير الحرارى يجب تجنبه لذا لا يجب أن يستمر هذا القصر فترات طويلة.
هذا يضع لنا شرط هام فى الاستخدام وهو أن 741 كان يستخدم نوع ترانزيستورات يحتاج تيار انحياز القاعدة داخل إلى القاعدة أما هنا فالعكس أى يخرج من القاعدة و هذا يشكل نقطة هامة إن كان مصدر الإشارة مصدر تيار وليس جهد مثل بعض حساسات الحرارة و LED مستقبل الإشارة تحت الحمراء.
كما نلاحظ أن Input Offset Current أقل بنسبة العشر مما يجعله أفضل.
كل هذه التحسينات جعلت منه مكبر أنسب للعديد من التطبيقات كما فى صفحة البيانات كالمرشحات و مولدات النبضات و تابع الجهد وهو مكبر كسبه =1 و يقابل تابع المهبط Emitter Follower من حيث توفير معاوقة دخول عالية جدا و معاوقة خروج صغيرة جدا.
هذا المكبر يعتبر طفرة و قد استخدمته فى مكبرات صوتية كثيرة و كان أداؤه رائع إلا أن هناك العديد من الأرقام ظهرت بعده و فاقته مثل LM837 وغيره
هناك نقطة يجب أن تراعى فى استخدام كمكبر صوتى وهى أن أى مكبر يعمل فى منطقة من اثنتين إما مكبر إشارة صغيرة و خرجه صغير ليغزى مرحلة تكبير قدرة – أو فى إشارة كبيرة فى أوائل مكبر قدرة أو مثلا مكبر مستخدم فى Graphic Equalizer حيث تزيد سعة الإشارة عن نصف فولت
مرحلة الخرج لهذا المكبر تعمل بنظام A (راجع الشرح السابق) و تدخل فى B عند الإشارة العالية (صفحة8) لذا يجب توصيل مقاومة حوالى 6.8ك أوم بين الخرج والأرضى لتفادى حدوث تشويه Cross Over Distortion
هذا المكبر شائع الاستخدام فى الأوساط الصناعية و دوائر التحكم لقدرته فى معالجة أحمال حتى 20 مللى أمبير فيمكنه أن يتعامل مع Led مباشرة كما أن خرجه متوائم مع معظم عائلات الدوائر المنطقية.
هذا عظيم لكن ما زال تيار الدخول كقيمة عالى ولا يناسب بعض التطبيقات.
هذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
02-16-2013, 08:10 AM
مكبرات ذات معاوقة دخول عالية
وصلنا بالتقنية المتقدمة لمكبر LM324/LM358 لتيار دخول Input Bias Current قليل جدا بقيمة 45 نانو أمبير وهى قيمة تصلح لكثير من التطبيقات التى لا تناسب LM741 و نتائج أفضل فى كثير من الدوائر الأخرى مثل دائرة التكامل و أمكن استخدامه مع بعض ثنائيات الأشعة تحت الحمراء للاستقبال IR Rx LED و لكن مازالت لا تناسب تطبيقات أخرى تعتبر 45 نانو أمبير عالية مثل مقياس الرطوبة الجوية ، دوائر اللمس والمرشحات ذات معامل جودة عالية Hi-Q Notch Filter وأيضا دوائر التكامل للترددات المنخفضة و دوائر هامة جدا هى دوائر "العينة" وهى Sample And Hold حيث يستخدم مكثف صغير مع مفتاح الكترونى لأخذ عينات من جهد متغير والاحتفاظ بها زمن يكفى للقياس أو تنفيذ عملية ما و شقيقتها دائرة كشف القمة Peak Detector والتى تحتفظ بأعلى قيمة موجبة أو سالبة حسب التصميم.
تاريخيا، لجأ المصممون الأذكياء لوضع زوج من ترانزستورات FET أو MOSFET لتحقيق هذا الهدف.
دخول الترانزيستور يوفر المقاومة العالية جدا المطلوبة و خرجه يمد المكبر باحتياجاته، و من ثم تم دمج التقنيتين معا فى شريحة واحدة ببساطة كما قلت ونتج عنها LF13741 والذى هو زوج من الترانزستورات FET مع مكبر LM741 تقليدى ومن هنا جاء الاسم
يمكن تحميل صفحة البيانات Data Sheet من هنا
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/115354/NSC/LF13741.html
فى الصفحة الأولى ستجد تركيبه من الداخل والذى لا يزيد عما ذكر إلا أن زوج الترانزيستور FET له مقاومة حمل لطرف الـمصب Drain عبارة عن مصدر تيار ثابت (راجع هذه الدائرة فى جزء المكبر التفاضلى).
أول ما يلفت النظر هنا هو قائمة الخواص بالجزء الأيسر من الصفحة حيث نجد أن قيمة تيار الدخول انخفضت بنسبة 1 ÷ 1000 عن سابقة أى 50 بيكو أمبير بدلا من 45 نانو أمبير
ثم نجد معاوقة دخول عالية High Input Impendence و قيمتها 5 × 10 (مرفوعة للقوة 11) أى 5 ثم 11 صفرا أو 50 مليون ميجا أوم، وهذا طبعا ينعكس على الاستخدامات وهى مذكورة يمين الصفحة الأولى Applications حيث تجد منها
Smoke Detector وهو كاشف الدخان!!
هيه - هذا ليس إلا تكرار لموضوع ثنائى الأشعة تحت الحمراء والذى قيل فى LM358
مهلا، القضية مختلفة، فتلك ليست إلا وسيلة قليلة الكلفة ولا تستخدم احترافيا كثيرا وهى عرضة للتأثر بالأتربة و كل ملوثات الجو التى تحجب الضوء حتى البخار الكثيف
ما نعنيه هنا هو النوع الذى يكشف عن جزيئات الكربون الناتج من الاحتراق و تحتوى غرفة (بحجم حبة الحمص ) بها قليل من مادة مشعة ضعيفة (آمنة) و فيها قطب توصيل. الهواء يجعل معاوقة هذه الغرفة عالية جدا (لاحظ لا شيء اسمه مفتوح إلا فى الفراغ خارج الكوكب) و عند مرور ذرات الكربون داخل هذه الغرفة يتأين الهواء قليلا مسببا مرور تيار ضعيف لا يكتشف إلا بهذه التقنية من المكبرات.
طبعا هذه المحاولة كانت قفزة للأمام وكما يذكر فى ألوصف العام أول الصفحة الأولى General Description، نجد سهولة الاستخدام و تقديم شيء معلوم لدى الكل و يمكن ببساطة استخدامه فى التصميم دون مشاكل، بل يمكن أيضا رفع 741 من الدائرة ووضع 13741 دون تعديلات و للحصول على أداء أفضل.
ولكن لابد من وجود مشاكل مثل البطء لأن كلما زاد عدد الترانزستورات فى المكبر قلت سرعته (لازدياد السعات الشاردة المكونة من أجزاء الترانزيستور – راجع الترانزيستور سابقا) ما لم تستخدم تقنية جديدة ترفع الأداء بوجه عام.
لذا نجد فى الوصف العام أنه للحصول على سرعة أعلى و ضوضاء أقل استخدم المكبرات LF155, LF156, LF157
كيف إذن ولم تكن 155،156 قد صنعت بعد أن يذكر استخدم كذا وكذا لنتائج أفضل؟!!!
أخى – هذا دليل على أن هذه الخواص قد تم تنقيحها لاحقا ليعلم من لم يرى دعاية 155 الخ أن هناك شيء أفضل بدلا من أن يبحث و ربما يقوده بحثه لشركة منافسة.
فى آخر صفحة الخواص تجد الدوائر التى ذكرت فى جزء التطبيقات.
من الأمثلة المتطورة لمكبرات FET المجموعة TL080,TL081,TL082,TL084 كما أن هناك الشقيقات TL070,TL071,TL072,TL074 والمطابقة لها مع ضوضاء أقل لاستخدامات الإشارة الضعيفة. يمكنك الحصول على صفحة البيانات من الرابط
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/96497/NSC/TL081.html

طبعا قد سبق التوضيح أن الفارق هو كم مكبر داخل القطعة الواحدة.
سنجد أن الخواص تكاد تماثل 13741 إلا فى خاصية معدل الاستجابة Slew Rate حيث نجد هنا أنه 13 فولت / ميكرو ثانية مما يتيح الحصول على نطاق ترددى كبير مع قيمة خرج أعلى (راجع الموضوع فى شرح مكبر العمليات) ولذلك تجد فى آخر الصفحات دوائر تكبير صوتية عالية الجودة ( أفضل استخدام TL07x لأنها أقل فى الضوضاء.

فى المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن كيفية استخدام القطعة الرباعية المكبرات.

ماجد عباس محمد
02-17-2013, 08:44 AM
المكونات ذات المكبرات الرباعية LM747,LM358,TL084
هناك العديد من الأرقام تحتوى على 4 مكبرات، لماذا
الإجابة الوحيدة هى الاقتصاد- أى قلة عدد الوحدات حيث واحدة تقوم بعمل أربع وحدات ، مساحة بوردة أقل فواحدة تشغل حجم أقل من أربع وحدات، أسهل فى الرسم فلا توصيل لخطوط التغذية لثلاث من الأربع مكبرات، و أخيرا وليس آخرا سهولة الصيانة ، حدث عطل لديك قطعة واحدة للتغيير و قطعة واحدة للشراء و قطعة واحدة للتخزين.
إذن هل لو كنت فى حاجة لأربع مراحل تكبير متتالية، استخدم واحدة منها؟ - لا تعجب حين تكون الإجابة لا.
لو نظرنا لتوصيل المكبرات على التتابع كما بالرسم التالى ستجد أن هناك سعة شاردة بين كل مخرج و مدخل مكبر آخر وهو بلا شك يزيد كلما قلت المسافات و بلا شك لا أفضل من وجودهم على نفس الشريحة حيث لا تزيد المسافة عن ملليمتر واحد وهو بلا شك يعرض الدائرة للاهتزاز (تتحول لمذبذب)

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2084&stc=1&d=1361079835

و كما ذكرنا سابقا فى مراحل المكبر فى الترانزستورات، سيكون هناك تداخل من خلال خطوط التغذية، لذا لو أردت كسب أكثر من 1000 مرة، يفضل أن تكون قطعتين.
يمكنك استخدام القطع الأربع كمرحلة تكبير لأربع مصادر مثلا ما لم تريد عزلا عاليا بين المصادر.
أكثر من قطعة يمكنك منع التداخلات التى قد تحدث من خلال مصدر التغذية بواسطة مكثفات محلية عالية الجودة بقيمة 0.1ميكرو فاراد
هل نستخدم قواعد أم لا؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2083&stc=1&d=1361079802
هناك جدل حول استخدام هذه القواعد، حيث استخدامها يسهل الصيانة حيث لا يتطلب تغييرها فك لحام و إعادته كما أن فى حالة الأزمات يمكن تغييرها واحدة تلو الأخرى لحين انتهاء العطل، و أحيانا يكون تغيير كافة القطع IC's فى كارت صناعى أقل كلفة من تكلفة الوردية التى ستتعطل بتوقف هذه الماكينة.
إذن لماذا لا نستخدمها دوما؟
هناك سببان أولهما أن فى الدوائر التى تتعامل مع الترددات العالية، هذه القواعد تضيف للسعة الشاردة وحث الأسلاك مما يسبب اضطراب أداء الدائرة، وفى هذا المجال صنعت قواعد ذات ارتفاع منخفض.
السبب الثانى فى حال تكبير جهود صغيرة جدا (1 مللى فولت أو أقل) ما لم يكون الاتصال جيد جدا بين أطراف المكبر وخانات القاعدة فسيؤدى ذلك لفقد الكسب و التعطل المؤقت أى تعمل ربما أيام وتتوقف فجأة و بدون سبب ظاهر قد تعود للعمل حسب جودة الاتصال، وفى هذا المجال أيضا صنعت قواعد و IC's أيضا مطلية بالفضة أو الذهب لتحقيق جودة الاتصال و لتجنب التأثر بالعوامل الجوية
هل يمكن أن نزيد كسب المكبر عن القيمة المذكورة فى صفحة البيانات؟
فى المرة القادمة عن شاء الله مزيد من التطبيقات

ماجد عباس محمد
02-19-2013, 07:53 AM
المقارنات Comparators

كما ذكرنا أن المكبر له كسب عالى جدا لكن نطاقه الترددى قليل، و من خواص المكبر 741 نذكر أن معامل التغير فى الخرج Slew Rate كان نصف فولت لكل ميكرو ثانية. هذا يعنى أننا لو أردنا التحرك من صفر إلى 12 فولت بدائرة مثيلة لشكل 6، سيتطلب ذلك 12 ÷ 0.5 = 24 ميكرو ثانية، وهو 0.02 مللى ثانية وهو مناسب لريلاى أو لمبة بيان لكن لو التعامل مع دائرة الكترونية فالزمن طويل جدا. فقط تخيل ميكروكنترولر يعمل على تردد 20 ميجا و أبطأ طراز يأخذ أقل من ميكرو ثانية لقراءة مدخل يتحرك بسرعة 24 ميكرو أو لنقول 10 ميكرو (لخمسة فولت)، بالتأكيد ما لم ينتظر، سيخطئ القراءة. كما أنه غير مناسب لكل من العائلات الرقمية المعروفة TTL,CMOS كما سنتطرق لذلك إن شاء الله لاحقا.
لهذا نحتاج لزيادة السرعة، ولو رجعنا لشرح التغذية العكسية الموجبة Positive Feedback سنجد الحل.
شكل 7 يوضح استخدام التغذية الخلفية الموجبة لزيادة السرعة فى المكبرات.
فمثلا بمجرد أن يزيد جهد الطرف الموجب ( الغير عاكس للوجه) و المسمى Non Inverting Input عن الطرف الآخر والذى أحيانا يوضع عليه الجهد المرجعى Reference Voltage يميل الخرج للارتفاع فى الاتجاه الموجب والذى بدوره من خلال المقاومة 6 يضع نسبة من هذا الزيادة قدرها = م7 ÷ (م7+ م6) على نفس الطرف مسرعا بذلك الانتقال من الجهد الأول (جهد التغذية السالبة) لجهد التغذية الموجبة.
هذه النسبة تسمى Hysteresis وهى فجوة أرجحيه حيث تضاف لقيمة جهد الطرف الموجب طالما الخرج +ف و تطرح منه طالما الخرج = صفر أو – ف. و من ثم تجد أن الدخل لا يستقر عندها أبدا لآن الخرج من خلال التغذية الخلفية الموجبة سيرجحها إما على حدها الأعلى أو الأدنى.
فمثلا لسهولة الحساب نفترض مصدر تغذية واحد بقيمة 10 فولت و باستخدام القيم فى الرسم ستكون النسبة كما بالرسم التالى بعد توضيح مصادر الإشارة والتغذية
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2086&stc=1&d=1361249561
10÷110 = 0.09 و بضربها فى 10 فولت تصير 0.9 فولت
هناك قيمة للجهد من المصدر و المتصل بأطراف الدائرة مباشرة وهناك أيضا جهد على طرف المكبر /المقارن رقم 5 والذى يساوى مجموع الإشارة من المصدر + التغذية العكسية الموجبة
مجرد أن يزيد جهد المصدر Vs عن جهد المرجع Vref وهو جهد الزينر هنا ولو حتى ثبت جهد المصدر على زيادة طفيفة قدرها ميكرو فولت واحد أو أقل، سيكبر هذا الميكرو فولت بالقيمة الكلية وهى كما ذكرنا 100000 فتصبح فى الخرج 0.1 فولت ، وهذا بدوره يعيد للدخل تلك النسبة أى 9 مللى فولت (بدلا من 1 ميكرو) والتى بدورها تكبر 100000 ولن تصل بالطبع 900 فولت و ستقف عند أعلى قيمة وهى 10 فولت و يقفز جهد طرف 5 من قيمة Vref + 1ميكرو فولت أو أقل من ميكرو إلى Vref + 0.9فولت كما سبق الحساب.
يجب أن نذكر هنا أن المقرنات تصلح للاستخدام بمصدر واحد أو مصدرين للتغذية حسب حاجة الدائرة.
هذه الظاهرة مطلوبة أحيانا ومرغوبة أحيانا و غير مرغوبة فى قليل من الحالات.
هى مطلوبة فى التعامل مع كافة أنواع المفاتيح ذات تلامسات ميكانيكية والسبب أن التوصيل والقطع لا يتم مرة واحدة ولكن الاهتزاز الميكانيكى يجعل منها عملية متكررة وبدلا من الحصول على نقلة واحدة تكون عدة تذبذبات حول القيمة الوسطى وهذا يعطى عدة نبضات بدلا من واحدة كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2087&stc=1&d=1361249584
و يسمى هذا الأثر De-bounceأى إلغاء الارتداد و يمكن التحكم فيه بتغيير النسب فكلما زادت المقاومة 7 زاد المدى الذى تظهر فيه هذه الظاهرة من ناتج المعادلة السابق شرحها فلو أصبحت 50 بدلا من 10 سيكون المدى
50/150=الثلث أى 3.333فولت بدلا من 0.9 وطبعا العكس بالنسبة للمقاومة 6 فلو جعلناها 15 بدلا من 100 ستكون النسبة 10/25=0.4 أى 4 فولت وهكذا.
تكون هذه الظاهرة مرغوبة حين نتحسس جهدا متغيرا بطيئا و لكن لا نستطيع أن نضيف هذا الجهد لأنه يمثل خطأ فى القياس لذا نحاول أن نقرب النقيضين فنضيف جهدا قليلا جدا منها و ربما نضع قيمة قليلة جدا للمقاومة 7 مع قيمة كبيرة للمقاومة 6 حتى يكون الخطأ فى الحدود المسموح بها.
وهناك حالات قليلة تكون غير مسموح بها وهنا يتطلب الأمر استخدام مقارنات فائقة السرعة و ذلك لسبب جوهرى وهو لو عدنا لموضوع التغذية الخلفية الموجبة نجد أنها شرط أساسى لعمل مهتز Oscillator وهذه التغذية قد تتحقق من خلال السعة الشاردة بين الدخول والخروج مما يجعل المقارن (و أى مكبر عالى الكسب أيضا) عرضة للاهتزاز Oscillation لهذا لو لم يكن الانتقال سريعا سيأخذ فرصة لتوليد ذبذبة أو أكثر قبل إتمام الانتقال.
لاحظنا استخدام LM358/LM324 ولم نستخدم LM741 وذلك حقيقة لسببين،
1- يمكن استخدامها مع مصدر تغذية من 3 فولت إلى 30 فولت وهو مناسب للتطبيقات الصناعية حيث غالبا ما يستخدم 24 فولت كتغذية عامة.
2- خرج 741 لا يصل للتغذية الموجبة والسالبة فلو استخدمناه مع صفر/ 15 فولت مثلا سيتراوح الخرج بين +2 فولت إلى 13 فولت وهذا قد لا يناسب كثير من التطبيقات التى تريد صفر فولت

المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن القطع المخصصة للعمل كمقارن

ماجد عباس محمد
02-20-2013, 08:40 AM
المقارنات جزء2

ماذا نريد بعد ما وصلنا إليه باستخدام LM359/LM324 كمقارن؟ جهد تغذية من 3 إلى 30 فولت مع استهلاك قليل للطاقة أى مناسب لاستخدام البطارية ، خرج يتراوح ما بين صفر إلى قرابة جهد التغذية، سرعة مناسبة.
حسنا لنتبنى بنية هذه القطعة لبناء المقارن المطلوب، ولكن ماذا نضيف أو نحذف منه؟
فى الرابط التالى نجد المقارن LM393 وهو مزدوج أى يوجد زوج داخل العبوة
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/172044/ONSEMI/LM393.html
و مثيله أيضا LM139/293/393 وهو رباعى
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/11669/ONSEMI/LM339.html

فى أول صفحة نجد تركيبة الداخلى ولزيادة الإيضاح قمت بتلوين الأجزاء المختلفة كما فعلت فى مكبر العمليات 741 وهذه للتوضيح
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2091&stc=1&d=1361338720
فنجد Q3 موصل كثنائى ليكون مع Q4 مصدر تيار ثابت و يثبت تيار باقى مصادر التيار الثابت الباقية والتى تعمل كحمل كبير جدا من جهة الجهد المتردد فى حين يسمح بمرور تيار مناسب (ارجع للشرح السابق فى مكبر العمليات)
التكبير الأساسى كما فى مكبر العمليات بمكبر تفاضلى من نوع دارلنجتون وسبق شرحه مكون من Q8,Q9 – Q10,Q12 و مقاومة حمل المكبر مكونة من مصدر تيار ثابت Q11 مع الثنائى المجاور يؤخذ الخرج من هذه النقطة إلى َQ15 وهو مرحلة تكبير حملها Q14 المثبت تياره كما قلنا.
نلاحظ هنا قلة عدد المراحل عن مكبر العمليات لتحقيق سرعة أعلى قليلا و الملاحظة الثانية والهامة هى مرحلة الخرج عبارة عن ترانزيستور بدون مقاومة مجمع أو حمل وتسمى Open Collector المجمع المفتوح.

كيف يعمل؟ لا يظهر له خرج!!
إذن لماذا وضع هكذا وكيف نحقق منه خرج؟

ماذا لو أردنا توصيل زوج من المقارنات مثلا لتحقيق حالة مثل درجة الحرارة أعلى من 10 مع درجة رطوبة أعلى من 50%؟
سنوصل زوج من المقارنات الأول يكون له خرج عندما تكون الحرارة أعلى و الآخر عندما تكون الرطوبة أعلى.
ماذا إذن لو كانت الحرارة أعلى والرطوبة أقل؟ سيكون الأول له خرج = 10 فولت مثلا والأخر = صفر.
لو جمعنا الخرجين سيكون الترانزيستور العلوى فى المقارن الأول موصل والسفلى مفتوح بينما فى الثانى العكس تماما مما يوفر مسار كهربا رائعا بين المصدر الكهربى والأرض من خلال الترانزيستور العلوى- الخرج- الترانزيستور السفلى و ينتهى الأمر بتدمير الاثنين....
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2092&stc=1&d=1361338749
توصيل مجمع مفتوح هنا سيحمى الجميع ولكنه سيحتاج لمقاومة تتصل بالطرف الموجب و حقيقة الحماية نشأت من عدم وجود ترانزستورات متصلة بالطرف الموجب، فقط مقاومة واحدة مهما كثر عدد الوحدات. هذه المقاومة تسمى Pull Up أو انحياز لأعلى.
هذا المقارن أيضا يمكن أن يكون حمله ريلاى مباشرة كما بالرسم السابق (المشاركة السابقة)

تلك كانت إضافة جيدة للمقارنات تجعلها خاصة بهذا التطبيق لكن مشكلتها لا يوجد بها حماية ضد زيادة تيار الحمل والذى قد يسبب ارتفاع حرارة المقارن و من ثم تلفه ولكن مقابل ذلك فالخرج فى حدود التيار المناسب تصل لقرابة الصفر.
المقارن التالى عالج هذه الخاصية بإضافة مقاومة 3-4 أوم على التوالى مع باعث Emitter ترانزيستور الخرج و زيادة التيار فيها تجعل ترانزيستور الحماية يسحب التيار من قاعدة ترانزيستور الخرج وأيضا سبق شرح كل هذا فى مكبر العمليات
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8603/NSC/LM119.html
لو لاحظنا تركيبة وأطرافه نجد هناك إضافة أخرى للسابق وهى عزل تغذية مرحلة المكبر عن مرحلة الخرج وهذا يمكنك من استخدام المقارن فى دائرة تعمل على +/- 15 فولت تحتوى مكبرات وحساسات الخ و فى النهاية تستخدم هذا المقارن حيث تتم المقارنة فى وسط +/- 15 فولت بينما يكون الخرج +5فولت بالنسبة للأرض حيث يتم ذلك بتوصيل ترانزيستور الخرج بين الأرضى والحمل وهذا الوضع ملائم للنقل من الوسط التماثلى للرقمى خاصة TTL والتى تعمل على +5 فولت.

المقارن التالى من هذا الرابط LM311 أضاف خاصية الاستجواب وتسمى Strobe فى الطرف 6
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8611/NSC/LM311.html
حيث يمكنك إرسال إشارة للترانزيستور المرافق فيظهر الخرج وقتها فقط و بالتالى يمكنك أن تقوم بتفعيل مجموعة كل بدوره وأيضا تفيد فى تعطيل عمله إن لم تكن الظروف ملائمة فهو يمكن أن يعمل كمولد إشارات أو محول من موجة جيبيه أو مثلثة لنبضات مربعة ولا يجب أن تظهر إلا فى شروط معينة. لاحظ ضرورة توصيل المقاومة 1 كيلو و عدم توصيل الطرف 8 مباشرة (أو من خلال الترانزيستور) للأرضى.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2093&stc=1&d=1361338777
تعتبر المقارنات من الأجزاء المهمة فى عالم الدوائر الالكترونية حيث تكون أول مرحلة للتحويل من الإشارة التماثلية Linear للنظام الرقمى Digital سواء مباشرة أو بصورة غير مباشرة، فكل دوائر تحويل التماثلى لرقمى Analog To digital تبنى حولها كما سيأتى شرحها فى حينها إن شاء الله، كما تستخدم لتحديد ما إذا وصل الجهد المتغير لقيمة ما أم لا.
لذلك تجدها أساس مثبتات الجهد، مثبتات التيار، مثبتات درجة الحرارة الخ
فى المرة القادمة عن شاء الله نتكلم عن تطبيقات خاصة للمقارنات

ماجد عباس محمد
02-21-2013, 09:12 AM
تطبيقات خاصة للمقارنات

التركيب الخاص للمقارن أتاح له عدة استخدامات لا يسهل استخدام مكبر العمليات فيها، هذه بعض التطبيقات التى تناسب المقارنات فقط و لا يصلح فيها مكبر العمليات دون إضافات للدوائر.

تشغيل الريلاى مباشرة

يحتاج مكبر العمليات لاستخدام ترانزيستور لتكبير التيار الخارج منه فهو لا يناسب التحكم المباشر فى ريلاى مثلا بينما غالبية المقارنات يمكنها فعل ذلك. وجود ترانزيستور الخرج فى المقارنات و توصيل المجمع المفتوح Open Collector يتيح أن نستغل المقارن فى جهد مخالف لجهد الخرج. فمثلا يمكن عمل المقارنة على جهود عالية مثل 24 فولت أو أكثر وهو الوسط المناسب للبيئة الصناعية و يكون الخرج مناسب للبيئة الرقمية سواء 12 فولت أو 5 فولت.

أيضا يمكن العكس حيث يستخدم المقارن فى دوائر تعمل على جهد منخفض 5 فولت مثلا بينما الخرج يتحكم فى ريلاى 28 فولت مباشرة دون أى إضافات
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2100&stc=1&d=1361426979

و على العكس من مكبر العمليات يمكن استخدام ريلاى ذو جهد أعلى من مصدر التغذية كما بالصورة وهو ما يسبب تلفا فوريا لمكبر العمليات

الاستجواب Strobe

المقارن التالى من هذا الرابط LM311 أضاف خاصية الاستجواب وتسمى Strobe
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8611/NSC/LM311.html
حيث يمكنك إرسال إشارة للترانزيستور المرافق فيظهر الخرج وقتها فقط و بالتالى يمكنك أن تقوم بتفعيل مجموعة كل بدوره لتحدد حالة حساس ما مثلا من مجموعة ثم التالى وهكذا، وأيضا تفيد فى تعطيل عمله إن لم تكن الظروف ملائمة فهو يمكن أن يعمل كمولد إشارات أو محول من موجة جيبيه أو مثلثة لنبضات مربعة ولا يجب أن تظهر إلا فى شروط معينة.

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2101&stc=1&d=1361427082

ويلاحظ هنا أن طرف الاستجواب هذا صمم ليعمل بالنسبة للأرضى وليس الجهد السالب –V وذلك حتى يمكن أن تتحكم فيه دوائر رقمية أو حاسب من أى نوع و يلاحظ أيضا أنه يكفى فقط أن يتصل بمقاومة 1 كيلو أوم للأرضى لمنع الخرج من الظهور وهناك أيضا تحذير من توصيلة مباشرة بالأرضى.

أيضا يمكن استخدام المقارن 311 فى بيئة تستخدم جهد تغذية +/- 15 فولت بينما الخرج ينسب للأرضى وذلك لأنه يتمتع بخاصية فريدة وهى أن طرفى المجمع C و الباعث E لترانزيستور الخرج متاحين على طرفى 7 ، 1 على الترتيب مما يمكنك ذلك وهو موضح فى الدائرة السابقة حيث يعمل المقارن بين +V و –V و الباعث طرف رقم 1 متصل بالأرضى و بالتالى الخرج منسوب للأرضى و أيضا الخرج ريلاى مباشرة و متصل بمصدر V++ والرمز هنا للتعريف أنه مختلف عن V+ ولا يهم إن كان أكبر أم أقل.


كاشف النافذة أو مقارن النافذة Window Detector, Window Comparator

هذه الدائرة مفيدة جدا عندما تريد أن تحدد ما إذا كان جهد ما يقع فى منطقة معينة كأن نقول أن هذا الجهد أكبر من القيمة كذا و أقل من قيمة أخرى. مثلا لو أن جهد التغذية العمومية بين 160 و 240 فولت تعمل الدائرة و سواء زادت عن 240 أو قلت عن 160 يجب أن تتوقف.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2102&stc=1&d=1361427114

الدائرة بسيطة حيث يدخل الجهد تحت المراقبة على طرفى +،- للمقارنين. والطرف الغير عاكس Non Inverting للمقارن العلوى متصل بقيمة الجهد العليا ، والطرف العاكس Inverting للمقارن السفلى متصل بقيمة الجهد الدنيا. والخرجين مجموعين معا.
طبعا المقارنين معا يجعل الخرج = صفر لو أى منهما يعطى خرج =0 ولا يكون +فولت إلا عندما يكونان معا فى هذه الحالة.
لتسهيل الشرح سنقترح قيم سهلة مثل الجهد الأدنى 5 فولت والأعلى 10 فولت والتغذية 15 فولت.
عندما يكون جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 0 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى 15 لكن السفلى له الطرف العاكس أعلى من الآخر فيريد أن يعطى صفرا ولهذا الخرج سيكون صفرا.
نفس الحالة لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 12 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى صفرا لأن الطرف العاكس أعلى من الآخر لكن السفلى يريد أن يعطى 15 ولهذا الخرج سيكون صفرا.
أما لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 8 فالمقارن السفلى له الطرف الموجب أعلى من الآخر ولهذا يريد أن يعطى 15 فولت و المقارن العلوى طرفه العاكس أقل من الآخر فيريد أيضا أن يعطى 15 فولت ولهذا يكون الخرج = 15 فولت طالما كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) أكبر من 5 فولت و أقل من 10 فولت.
لو حاولنا عمل هذه الدائرة بمكبر العمليات سنضطر لجمع الخرج بثنائيات حتى لا يسبب أحدهما قصرا على الآخر.

فى المرة القادمة عن شاء الله نتكلم عن مثبتات الجهد

ماجد عباس محمد
02-22-2013, 08:24 AM
مثبت الجهد
سبق أن تحدثنا فى أول المقالات عن مثبت الجهد و قلنا أنه إما خطى Linear أو نبضى Switching و قلنا أن الثانى أكثر كفاءة من الأول ولكنه يضع بعض الضوضاء على خط التغذية.
ما قدمناه كان الدائرة الأساسية التى تثبت جهد الخرج ولكن لم نتناول قضايا أخرى هامة جدا مثل الحماية و الفشل الآمن.
لنضع أمامنا مرة أخرى الدائرة لنتذكر
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2108&stc=1&d=1361510661
المسألة متوقفة على مكبر الخطأ، إن كان مكبر من أى نوع سيكون المثبت خطيا أما إن كان مقارن Comparator سيكون المثبت من النوع النبضى Switching.
أخطار هذه الدائرة عندما يتعدى الحمل حدوده ، فإن زاد عن احتمال الدائرة سترتفع درجة حرارته و قد تصل بعد فترة لدرجة خطيرة وإن لم تصل فيجب أن نتذكر كيف يصنع الترانزيستور و مدى تأثره بالحرارة لنعلم أنه عاجلا أم آجلا - ارتفاع الحرارة عن الحد سيؤدى إلى "طبخ" الترانزيستور أى اندماج تدريجى لطبقات السالب والموجب N&P مسببا تلفه فيصبح قطعة موصلة، ويحدث هذا فورا لو تحول الحمل إلى قصر Short Circuit
هذا التلف يجعل الجهد الغير مثبت (خرج وحدة التقويم) هو جهد الحمل وقد يسبب تلف الحمل – هذا هو تعريف الفشل الغير آمن.
لذا يجب وضع فيوز أو مصهر سريع الاستجابة لحماية الحمل. قيمة هذا المصهر يكون مرة ونصف قيمة الحمل.
لو صممنا المثبت كما يجب ولكن ارتفعت حرارة الجو المحيط لفشل التهوية أو وضع الجهاز فى درجة حرارة غير مسموح بها سيحدث نفس الشيء.
من مشاكل هذا النوع من المثبتات اعتماده على ثنائى زينر والذى أيضا يتأثر بالحرارة المحيطة مما يجعل جهد الخرج أيضا غير ثابت.
من الطبيعى أن نضيف دوائر إضافية لحماية المثبت و الحمل ضد كل هذه الأخطار مما يرفع كلفته و يزيد من تعقيد الدائرة و يعقد عملية الصيانة والإصلاح ، لذا نشأت الحاجة لعمل مثبتات الجهد بصورة دوائر متكاملة تشمل كل هذه الحماية و تقلل الكلفة و البوردة المستخدمة و تجعل الصيانة مجرد تغيير قطعة واحدة فقط تشبه الترانزيستور مما يقلل أيضا زمن التوقف نتيجة عطل ما.
كلنا نعلم أن دوائر TTL تحتاج لجهد تغذية 5 فولت +/- 0.25 فولت و إلا ربما لا تؤدى وظيفتها و هذه الدرجة من الثبات صعبة التحقيق بالدوائر التقليدية.
بعد أن علمنا ما نريد نستطيع أن نتحدث عن المثبتات الخطية 78XX وهو موضوعنا المرة القادمة بإذن الله

ماجد عباس محمد
02-23-2013, 08:38 AM
مثبتات الجهد الموجب 7800
تسمى عائلة 78XX حيث تستبدل XX بقيمة الجهد المراد الحصول عليه فمثلا 7805 لمثبت جهد 5 فولت موجب.
لماذا موجب؟ لو بدلت الطرفين للحمل سيصبح سالب!!
أجل ولكن الطرف المشترك بين المثبت و الحمل و دائرة التوحيد و المحول إن وجد كلها على خط صفر فولت و التحكم سيكون على الخط الموجب و سيكون هناك فرق جهد أيضا بين موجب دائرة التقويم و موجب الحمل، لذلك تم تصنيع عائلة مماثلة تسمى عائلة 79XX لتثبيت الجهد السالب فلو أردت عمل وحدة تغذية +/- 15 فولت لمكبر عمليات لن يتيسر ذلك بوحدتين من عائلة واحدة و باستخدام 7815 مع 7915ستحصل على المطلوب مع خط أرضى متصل و مستمر وهذا أساسى لعمل الحجب Shield و التوصيل بالأرضى الخ.
يجب أن نلاحظ الفرق فى أطراف التوصيل بين 7800 و 7900 حيث الأرضى هو الطرف الأوسط فى المثبت الموجب بينما هو الأول فى المثبت السالب. و طبعا الآن يمكننا الحصول على صفحة البيانات Data Sheet ببساطة من أحد الموقعين التاليين:
http://www.alldatasheet.com/
http://www.datasheet4u.com/
و يجب ألا ننسى أن ما لا تجده هنا قد تجده هناك أو إن لم تجده يمكنك البحث فى جوجل Google لتعرف معلومات عنه.
سنتكلم للسهولة عن الموجب و إن كان هناك خلاف سنذكر ما يخص السالب أيضا.
تأخذ هذه المثبتات شكل أى ترانزيستور عادى حيث لكل شكل منها قيمة مختلفة لأقصى تيار حمل ممكن بدء من 100 مللى أمبير وحتى 1.5 أمبير وهناك أرقام أخرى تعطى 3 أمبير و أرقام تعطى 5 أمبير.
لو نظرنا صفحة البيانات الخاصة بها سنجد الكم الهائل من الترانزستورات المستخدم لتصنيع هذه القطعة و عجب لو نظرنا للخواص التى تعطيها مقابل ذلك، الثمن؟ ربما أقل من ثمن ترانزيستور واحد يتحمل 1.5 أمبير، وقد نلاحظ مفارقة هنا إذ ربما سعر الوحدة ذات التيار الأقل أعلى من تلك ذات التيار الأعلى والسبب تجارى بحت.

سنجد من الميزات المتعددة أنها
1- محمية ضد زيادة الحمل حيث لا يزيد التيار عن حده الأقصى كثيرا
2- محمية ضد الحرارة فلو ارتفعت حرارة جسمها تقلل من تيار الحمل آليا لتقليل الحرارة المتولدة.
3- محمية ضد القصر فلو حدث قصر على الحمل لا تتلف الوحدة ولا يزيد التيار عن حده كثيرا.
4- خاصية التلف الآمن حيث تلف القطعة لا يعطى أى خرج عوضا عن وضع كل جهد الدخول على الحمل.
كما لها العديد من الخواص الأخرى مذكورة بالصفحة الأولى مثل الخرج ثابت فى حدود 5% بتغيير جهد الدخول فى الحدود المسموح بها وغيرها.
كل هذه الخواص الهامة لا تأتى مجانا ولكن لو نظرنا للدائرة المرسومة وكم المكونات بها، سنجد من الصعب تنفيذها بمكونات عادية.
يوجد من هذه العائلة وعائلة 340 المماثلة عدد من القيم فمثلا LM7805 = LM320-05 وكلها مثبت خمسة فولت لدوائر TTL لرقمية والقيم 5،8،9،10،12،15،18،24 فولت موجودة ولكن ربما ليست كلها لشركة منتجة واحدة لذا ستختلف الأحرف السابقة LM واللاحقة ولكن هذا لا يهم
أيضا العائلة LM79XX والعائلة LM340-XX لتثبيت الجهد السالب و فى شكل 6 نجد دائرة للحصول على +/-5فولت. لاحظ أن الأطراف غير متشابهة بين المثبت الموجب والمثبت السالب.
كيف نستخدمها؟ ليس أسهل من ذلك – توضع بعد الموحد وهى ذات ثلاثة أطراف دخول – أرضى – خروج و كل عبوة لها ترتيبها و نرجع للمواصفات فى ذلك.

لو رجعنا للدائرة فى صفحة الخواص ستجد أنها مكبر ذو كسب عالى لتتمكن من تحقيق هذه الدقة و الثبات. هذا المكبر من شأنه أن يكون غير مستقر و يسبب اهتزاز أى يتحول لمذبذب، و نظرا لكونه يستطيع الإمداد بتيار قوى، إذن سيغرق الدائرة كلها بالذبذبة من خلال خط التغذية – ما طلبناه أتينا بعكسه!!
لا تقلق الحل سهل وبسيط هو وضع مكثف من 0.1ميكرو فاراد إلى واحد ميكرو بين الخرج و الأرضى.
هيه الدائرة مليئة بالمكثفات – لماذا أضع هذا؟
لقد ذكرت الإجابة ضمن السؤال فقلت "مليئة" أى أن واحد بقيمة مكافئة لا يغنى عن العدد من المكثفات الأصغر ولكن موزعة توزيعا جيدا.
كيف هذا؟ - المسألة ببساطة أن كل قطعة من السلك هى فى الواقع جزء من ملف وبينها و بين كل من ما حولها سعة وهذا يجعلها خط نقل قدرة و عند تردد ما يشكل معاوقة كبيرة – لهذا فأسلوب المكثفات 0.1ميكرو الموزعة "وسبق الحديث عنه" تجده دوما فى الكروت الإلكترونية و لا يغنى عنه مكثف واحد مهما بلغت قيمته وجودته.
لذا فالمكثف 0.1 ميكرو هذا يجب أن يكون أقرب ما يمكن لطرف الخرج مع الأرضى.
حسنا فهمنا هذا، لماذا هذا الثنائى الموضوع عكس اتجاه التيار؟ هو فعلا لا وظيفة له!!
هذا حماية ضد القصر Short Circuit
أليست هذه العائلة محمية ضده؟ - هى محمية ضد قصر الحمل ولكن ليست محمية ضد قصر المنبع!
وما هذا؟
لو حدث قصر فى دائرة الموحد أو انقطع التيار و حدث تفريغ لمكثف الموحد – فالمشكلة فى المكثفات الموزعة على البوردة والتى قد يكون مجموعها كبير فتقود بتفريغ شحنتها فى مثبت الجهد فيتلف فورا، لهذا يوضع هذا الثنائى كى يكون التفريغ خلاله لو حدث.
هل يمكن أن أحصل على قيم غير تلك المعطاة أو أعمل منها مثبت متغير الجهد؟
ممكن وهو موضوع المرة القادمة عن شاء الله

leo1981
02-23-2013, 08:40 PM
جزاك الله خيرا اخ ماجد وجعله الله في ميزان حسناتك

ماجد عباس محمد
02-23-2013, 08:53 PM
اسعدنى مروركم الكريم

ماجد عباس محمد
02-24-2013, 08:43 AM
المثبت المتغير LM317
كيف نغير جهد الخرج؟
لو عرفنا كيف تعمل الوحدة، نستطيع التلاعب بها. الوحدة ببساطة تثبت الخرج على القيمة المطلوبة!!
كلا هذه الإجابة الخاطئة!
و ما الصواب إذن؟ - الصواب أن الوحدة تثبت الجهد بين طرفى الخرج و العام OUT and Common
نفس الإجابة فقط تلاعب بالألفاظ
كلا فالوحدة لا ترى ما هو الخرج وتتعامل مع أطرافها الداخلية ونحن نعتبر أن الخرج هو طرف الخرج بالنسبة للأرضى – و اللعبة أن لا توصل الطرف العام بالأرضى ، فإن تم ذلك برفع الطرف العام عن الأرضى "س" فولت سيكون الخرج هو 5+س بافتراض استخدام 7805 أو ما تريد من القيم المذكورة أى نستخدم 7824 مع زينر 3 فولت مثلا تحصل على 27فولت لشحن البطاريات 24 فولت الحمضية.
لو أخذنا فى الاعتبار أن هذا الطرف يمر فيه تيار فيكفى وضع مقاومة متغيرة لتغيير الخرج كما بالرسم الثالث ولكن للأسف هذا التيار غير ثابت و يعتمد على تيار الحمل مما يسبب تدهور عامل تثبيت الجهد ولذلك يمكن استخدام مثلا الدائرة الرابعة لإضافة 0.6 فولت للخرج أو استخدام بدلا من الثنائى العادى LED لإضافة 1.5 فولت.

لتجنب هذه المشاكل تم تصميم دائرة أخرى سميت 317 وتمت عليها تعديلات هامة أهمها
1- تقليل تيار الرجوع المطلوب إلى أقل قيمة ممكنه
2- جعل تيار الرجوع يمر فى الحمل بدلا من الطرف العام حتى لا يسبب تغيير الجهد
3- بهذا تم إلغاء وظيفة الطرف العام واستخدم بدلا منه طرف سمى الضبط Adjust
4- جعل وظيفة الوحدة تثبيت الجهد بين الخرج و الضبط على 1.2فولت حتى يمكن الحصول على قيم أكثر
نظرا لأن تيار الرجوع أصبح يمر فى الحمل، إذن لابد من وجود حمل أدنى يتم سحبه لضمان عمل القطعة، هذا لا يشكل عبئا فيكفى مجزئ الجهد المطلوب لضبط قيمة الخرج لسحب هذا التيار الضئيل.
شكل 5 يوضح الدائرة وهى بسيطة – فقط مجرد مجزئ جهد ولكن بدلا من الشكل التقليدى "نفكه" إلى مقاومتان واحدة ثابتة والثانية متغيرة
الأولى ثابتة بقيمة 240 أوم وهذه القيمة فقط لتسحب الحد الأدنى من التيار وهى أيضا مضاعفات العدد 1.2 وهو الفولت المثبت بين الخرج والضبط OUT & ADJ لتسهيل الحساب لكن يمكنك استخدام ما تشاء
بفرض القيمة 240 أوم سيكون عليها 1.2 فولت وهو دور القطعة 317 إذن سيمر عبرها تيار = 1.2÷240=5 مللى أمبير
هذا التيار سيمر فى المقاومة المتغيرة P2 مسببا ظهور جهد = 5 مللى × قيمة المقاومة
هذه القيمة تضاف للخرج
لحساب المقاومة نستخدم الطريقة التى علمناها فى أوائل الحساب فمثلا لو أريد 12 فولت سنقول
240 أوم ==== 1.2 فولت
؟ أوم ===== 12 فولت
12 × 240 ÷ 1.2 =2400 أوم هذه القيمة هى مجموع المقاومتين
بما أن لدى 240 أوم إذن نحتاج 2400-240 = 2160 أوم
هل مازالت صعبة؟- إذن بدون P1 ستعطى القطعة 1.2 فولت
240÷1.2=200 أوم لكل فولت
ببساطة لكل فولت تريد إضافته للخرج أضف مقاومة P1 بقيمة 200 أوم

فى المرة القادمة عن شاء الله سنتكلم عن المؤقت مثل 555

ماجد عباس محمد
02-25-2013, 09:24 AM
مولد النبضات 555 – 7555 – 556 555 Timers

عندما نبحث عن هذه العائلة من الدوائر نجد أنها تقع فى قسم Linear رغم أنها تنتج نبضات ولها مثيل فى كل العائلات الرقمية ! لماذا لم تصنف رقمية؟؟
كل عائلة رقمية لها خواص ثابتة فمثلا TTL تعمل على 5فولت وهذه تعمل من 4.5 إلى 16 فولت و رغم أن هناك 7555 وهى الشقيق المصنوع بتقنية CMOS إلا أنها لا توافق باقى الخواص لهذه العائلة مثل حدود جهد الدخول لذا فتصنيفها مازال أيضا Linear
رأينا من دوائر المقارنات Comparators كيف باستخدام مقاومة ومكثف أن نحصل منه على نبضة مستطيلة ولكن هناك مشكلتان
الأولى أن زمن النبضة حساس جدا للجهد وكلما زاد الجهد قل زمن النبضة لسرعة شحن المكثف.
الثانية أن النبضة يمكن أن تقارن بجهد ثابت وهنا نحتاج لثنائى زينر وهو ذو نسبة خطأ عالية.
ما الحل إذن؟؟
لو نذكر تلك المرة حين تكلمنا عن دائرة المقاومة والمكثف و زمن التفريغ والشحن، أثبتنا أننا لو شحنا دوما أو فرغنا لنسبة من جهد البطارية، فإن زمن الشحن/التفريغ لا يعتمد على الجهد، فقط على قيم المقاومة والمكثف والنسبة وكلها ثوابت لا تتأثر بالظروف.
هذا يحل مشكلة ويضيف أخرى! حل مشكلة الثنائى زينر و أضاف الاعتماد الكلى على المقاومات لأن النسبة عبارة عن مقاومتين. ولو تذكرنا ما قلناه عن تصنيع المقاومات فى الدوائر المتكاملة وهو أننا لا نستطيع الحصول على قيمة دقيقة ولكن نستطيع الحصول على مقاومتان متماثلتان أو بنسب دقيقة لوجدنا الحل.
الرسم التالى يوضح الفكرة أولا و بعد ذلك نحللها لدائرة ولا أريد التعقيد بالشرح التفصيلى ولكن الكثير منا يريد استخدام هذه القطعة ثم لا تعطى النتائج المرجوة منها.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2116&stc=1&d=1361773127
نجد أنها مبنية حول 3 مقاومات متماثلة قيمة كل منها 5 كيلو أوم بين مصدر التغذية والأرضى لذا فهى تعطى نقطتين ثلث وثلثى المصدر. طرفى المصدر الكهربى هما الطرف رقم 1 للأرضى والطرف 8 للموجب.
ما أردناه أن نشحن إلى نسبة ثابتة من المصدر ولهذا نضع هاتين النقطتين على زوج من المقارنات Comparators و نجعل أحدهما لبدء عملية الشحن والآخر لإنهائها و طبعا الحل الوحيد هو:
لو انخفض جهد طرف ما حتى الثلثين يكون هذا إيذانا بالبدء ونسميه القدح Trigger، وهو هنا الطرف رقم 2 و من الطبيعى أن تكون وظيفته تفعيل مذبذب متعدد (سبق شرحه) Set a Multi Vibrator و الذى يعطى خرجه على الطرف 3
كل مذبذب متعدد أو دائرة توقيت يفضل أن يكون لها طرف إلغاء RESET ويلزم فى حالتين
1- إنهاء النبضة مبكرا – للحصول على نبضات متغيرة العرض.
2- عدم الاستجابة الآن لنبضات القدح للتحكم فى أداء الدائرة حسب الحاجة
وهذا هو الطرف رقم 4 و يجب هنا أن نذكر أنه يعمل على صفر فولت وهذا سبب الدائرة الصغيرة المرسومة ولا أريد أن أربطها بالمسميات المستخدمة فى دوائر المنطق و نقول عنها Active Low مثلا لاختلاف مستوى الجهود كما سيلى ذلك لاحقا.
تنتهى النبضة كما ذكرنا عند ثلثى المصدر، إذن يكون لدينا طرف لو زاد جهده عن ثلثى المصدر ينهى النبضة ولهذا يسمى "الحد" أو Threshold وهو الطرف 6 وهو أيضا متصل بمقارن Comparator و ستكون مهمته إنهاء الزمن أو النبضة و لكن هناك أولويات فطرف 4 له أولوية عن طرف 6 و سيلى شرح ذلك لاحقا مع تفصيل الدائرة.
حسنا، ماذا لو أردت أن أحصل على تعديل اتساع طبقا لإشارة معينة مثلا ؟ سمعت أنها تقوم بذلك!
أجل ولو لاحظت الطرف 5 تجد أنه متصل مباشرة بين المقاومة العليا (المتصلة بالموجب) والمقاومة الوسطى وهى النقطة الداخلة أيضا للمقارن الذى ينهى النبضة ، فلو غيرت جهد هذه النقطة يتغير عرض النبضة بالتبعية و كلما زاد الجهد زاد عرض النبضة والعكس بالعكس. وهنا يجب أن نلاحظ أن لا حدود لهذا الجهد باستثناء جهد التغذية أى لا تزيد عن طرف 8 ولا تقل عن طرف 4 حتى لا تتلف القطعة ، فقط نعلم أن عند جهد قريب من الطرف 8 تحتاج لزمن ∞ للوصول لنهاية النبضة.
قبل أن نترك هذه النقطة يجب أن نعيد النظر للدائرة لنؤكد أن هذا الجهد على الطرف 5 يؤثر على النقطة (أ) و هذا ينعكس أيضا على النقطة (ب) حيث يكون جهد (ب) دوما نصف جهد (أ) و لذلك يؤثر أيضا على مقارن القدح جاعلا الجهد اللازم لحدوث القدح أقل .
إذن لو كان جهد الطرف 5 = صفر سيكون الزمن = صفر؟
للأسف لا وسنشرح ذلك فى الدائرة أيضا
أما الطرف 7 فهو لازم لتفريغ المكثف عند وصوله لحد إنهاء الزمن وهو ببساطة ترانزيستور كما بالرسم يكون فاصلا Off طوال زمن النبضة.
قبل أن نناقش الاستخدامات نفحص قليلا دوائرها أو تركيبها من الداخل حتى نفهم تناقضاتها وما تفعله ومالا تفعله.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2117&stc=1&d=1361773155
لو تذكرنا المقارنات Comparators سنجد أنها مجرد مكبر تفاضلى ولتحسين أداؤه يكون من النوع دارلنجتون و يزود بمصادر تيار كحمل ذو معاوقة عالية و مقاومة صغيرة، إذن يجب أن يكون لدينا زوج من هذه.
مهلا ، أحدهما يتجاوب عندما يزيد الجهد عن نقطة محددة و الثانى عندما يقل عند نقطة محددة!
إذن ليكن أحدهما س م س NPN والثانى عكسه أى م س م PNP
المكبر التفاضلى من النوع م س م PNP يتجاوب مع انخفاض الجهد لذا يوضع للقدح Trigger وهو باللون الأزرق Q10,Q11,Q12,Q13 و مصدر التيار الثابت له Q9 مع Q19 و يؤخذ الخرج من Q11
هيه هذا ليس ترانزيستور !! هذا شئ جديد ذو أربع أطراف – ما هذا و كيف يعمل؟!!
ببساطة تعودنا أن نصنع مصدر تيار ثابت من ثنائى وترانزيستور ، وعند الحاجة لأكثر من مصدر يمكننا ببساطة إضافة ترانزيستور آخر فقط ولو كان المطلوب تيارين متساويين، إذن يمكن ربط القاعدتين Base و أيضا الباعثين Emitter و نأخذ من كل مجمع Collector خرج كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2118&stc=1&d=1361773210
الآن لنقم بالتصنيع بتقنية الدوائر المتكاملة والشكل الأيمن سبق شرحه كترانزيستور واحد سابقا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2119&stc=1&d=1361773414
لماذا نصنع 2 ترانزيستور و نسعى لتوصيل طرفى E الباعث؟
واحد يكفى بمساحة مكافئة، نفس القصة للقاعدة B فقط علينا أن نفصل المجمعين Collector كما بالرسم! أليس كذلك؟ ماذا نتج لدينا الآن؟
ترانزيستور واحد له باعث E واحد وقاعدة واحدة B و مجمعين C كما بالرسم
نكمل الحديث؟
المكبر التفاضلى من النوع س م س NPN يتجاوب مع زيادة الجهد لذا يوضع للحد Threshold وهو باللون الأحمر Q1,Q2,Q3,Q4 و مصدر التيار الثابت له Q5,Q6,Q7,Q8 و يؤخذ الخرج من Q6
يذهب كل خرج لنقطة مناسبة للمذبذب المتعدد Q16,Q17 وهو ثنائى الاستقرار Bi-stable MV فيما عدا أن المقاومة التى تربط مجمع Q16 بقاعدة Q17 حذفت، وهذا لا يؤثر على نظرية العمل. رجاء مراجعته لو احتاج الأمر.

هنا إحدى النقاط التى عبرنا كل هذا الطريق لنفهمها وهى ماذا يحدث لو ظل طرف القدح Trigger أقل من ثلث المنبع ولم يعد مرة أخري- أى ماذا يحدث لو كان القدح Trigger بجهد مستمر بدلا من نبضة؟!! نعود للرسم و نحاول أن نفكر فى ذلك للمرة القادمة بإذن الله

ماجد عباس محمد
02-26-2013, 09:41 AM
مولد النبضات 555 – 7555 – 556 555 Timers جزء 2
فى هذا الرسم عزلنا المذبذب المتعدد Q16,Q17 لنرى كيف تؤثر عليه الجهود المختلفة للقدح Trig ونهاية النبضة Threshold. حينما يكون خرج Q17 = صفر سيكون خرج القطعة +V والعكس بالعكس و سنشرح هذا تفصيلا لاحقا بإذن الله.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2125&stc=1&d=1361860812
حينما يحدث القدح Trig سيجعلQ15 فى حال التشبع و بالتالى سيكون جهد قاعدة Q15-base فى حال التشبع و بالتالى سيكون جهد قاعدة Q15-base يساوى صفر فيكون Q16 مفتوح Off مما يجعل Q17 فى حال التشبع من خلال الثنائى و مصدر التيار الثابت، وبالتالى يكون جهد مجمع Q17-Collector = صفر (أو 0.2فولت) وهو لا يسمح بإمداد Q16 بجهد للقاعدة و تيار تشغيل فيظل Off
فى هذا الوضع لو حدث تغير جهد طرف إنهاء النبضة Threshold بحيث يسبب تشغيل لدائرة إنهاء النبضة Threshold ، سيضع مكبر إنهاء النبضة (لاحظ الالتزام بالألوان لتسهيل التذكر والمقارنة) جهد على مخرجه باللون الأحمر والذى يصل أيضا على Q15 والذى مازال فى حال التشبع مما يسبب تسربه للأرضى. لذا لن يجدى إنهاء النبضة Threshold ما لم يرفع جهد القدح Trig أولا. ولهذا ستجد دوما خط القدح يتصل بمقاومة للتغذية الموجبة و يرتبط من خلال مكثف بمصدر القدح Trigو ذلك لضمان أن هذا الطرف دوما موجب و النبضة المسببة للقدح أصغر ما يمكن من حيث الزمن.
الخلاصة: لو انتهى زمن النبضة لن يتغير الخرج طالما طرف القدح أقل من حد القدح.

ترانزيستور التفريغ Q14 Discharge يأخذ مباشرة من دائرة الخرج و حينما يكون الخرج = صفر يكون هو فى حال التشبع بهدف تفريغ مكثف التوقيت إما بهدف متى نبدأ النبضة التالية أو تفريغه تمهيدا للنبضة التالية.
أما طرف الإلغاء Reset فيتصل بالترانزيستور Q25 والذى يلغى تأثير كل المراحل السابقة بسحب تيار مصدر التيار الثابت قبل الثنائى و توصيلة للأرضى فارضا على ترانزيستور التفريغ Q14 أن يكون فى حال التشبع وفارضا أيضا إنهاء النبضة، و أيضا نلاحظ أنه م س م PNP و عند النقطة D نجد مسارين:
1- الثنائى – قاعدة باعث Q17-be
2- Q25 – قاعدة باعث Q14-be
هذا يفرض وضعا غريبا أن وظيفة الإلغاء Reset تعمل فى المدى من صفر إلى 0.7 فولت فقط – أما أعلى من ذلك، ستعمل القطعة. أيضا الطرف متصل بقاعدة ترانزيستور مما يجعلها عرضة لتكبير الإشارة مسببا إلغاء خاطئ للنبضة، لذا ستجد دوما فى الدوائر حينما لا تكون مستخدمة، إما توصل بمكثف للأرضى أو توصل مباشرة للجهد الموجب ولا تترك إطلاقا بدون توصيل.

بقى أخر جزء وهو مرحلة الخرج أى ما يلى Q17 وهذا الجزء هام جدا لذا رسمت له رسما خاصا وسبب أهميته أنه موجود فى دوائر المنطق TTL لذا شرحها الآن سيفيد لاحقا. هذه الدائرة تسمى القطب الجامع Totem Pole لأنها تجمع الخرج و ترانزستوراته، ورغم أنها مشابهة جدا لدائرة الدفع والجذب السابق شرحها إلا أن الأولى روعى فيها أن تكون خطية وقليلة التشويه، أما هنا فلا يهم ذلك فقط سرعة الانتقال من صفر إلى +V والعكس هى ما يعنينا.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2126&stc=1&d=1361860849
الشكل 1 هو الدائرة كما هى فقط يوضح لنا أن الدخل لها إما صفر أو +V
الشكل 2 يوضح الدائرة والدخل = صفر فيكون الترانزيستور Q20 غير موصل أى فى حال القطع Off لذا رسم بخطوط منقطة وهذا يجعل Q24 بدون تيار قاعدة وبالتالى فى حال القطع أيضا Off و أيضا سيكون Q21,Q22 بنظام دارلنجتون وفى حال التشبع بسبب R12 مما يجعل الخرج = + V
الشكل 3 فى حال جهد الدخول = +V مما يجعل Q20 فى حال التشبع ON و الجهد بين المجمع والباعث Vce= 0.2 فولت كما يبين السهم الأزرق
الآن قاعدة Q24 هى المتصلة بالمقاومة R12 مما يجعله فى حال التشبع، و يكون الجهد بين القاعدة والمجمع Vbc-sat = 0.5فولت وهذا لا يكفى لآن يجعل واحدا من Q21,Q22 يدخل فى التوصيل، ما بالك بالاثنين معا! لابد أن يكونا فى حال القطع Off و بالتالى يكون الخرج = صفر أو للدقة 0.2 فولت.
من أهم خواص هذه التركيبة هو أنها أثناء الانتقال من حال لآخر يكون كلا الترانزستورين فى حال التوصيل وهذا يشكل قصر على التغذية (وهذا عيب خطير قد يتلفهما معا ما لم يكون الانتقال سريعا جدا) و لكن السرعة العالية هى هدفنا الأساسى.
وما دخل السرعة فى توصيل الترانزستورين؟
ما يبطئ الانتقال أساسا هو السعات الشاردة و كلما تم شحنها وتفريغها أسرع كان الانتقال أسرع، و جودة التوصيل هو بالضبط ما يقوم بذلك، لاحظ أن لديك ترانزستورين وتحتاج شحن سعة أحدهما بينما تفرغ الآخر.
وهل لذلك أثر على الدائرة؟
بالتأكيد فهى تضع قصر لحظى على أطراف التغذية وتسمى هذه الظاهرة Crowbar وهى تؤثر على كل القطع المحيطة سواء مثلها أو وظائف أخرى ولذلك يجب وضع مكثف ترشيح Filter بين طرفى التغذية قدره 0.1ميكرو من النوع المناسب للترددات العالية حتى لا تنتقل عبر خطوط التغذية وتخل بأداء باقى الدائرة. هذه الخاصية للرقم 555 فقط أما 7555 لا يعانى من هذا العيب لأنه بتقنية CMOS
Crowbar مسمى يطلق على قضيب معدنى غليظ غالبا صلب أو نحاس متصل بالأرضى و له يد عازلة يوجد بجوار خطوط الكهرباء أو التغذية عموما، فإذا حدث طارئ يستدعى فصل فورى للقدرة، يلقى هذا القضيب على الكابلات فيسبب القصر الحادث فى تشغيل دوائر الحماية لفصل التغذية كما أن القصر يعمل على إيقاف (عودة) التيار من مسار أقرب موفرا حماية أسرع. طبعا إلقاء القضيب أسرع من الجري حتى مكان سكين الفصل.
أرجو أن نتذكر هذا فى مواضيع TTL لاحقا بإذن الله
فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن الدوائر التى نستخدم فيها هذه القطعة

ماجد عباس محمد
02-27-2013, 08:50 AM
دوائر استخدام 555 و 7555 555/7555Applications

حتى نتفق على الدوائر أثناء الشرح أرجو تحميل صفحة البيانات Data Sheet من الموقع
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8979/NSC/LM555.html
للقطعة 555 ومن هذا الموقع
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/72708/MAXIM/ICM7555.html
للقطعة 7555

الفارق بينهما أن الأولى هى التى أنتجت أولا بتقنية الترانزيستور ثم طورت و أنتجت الثانية بتقنية CMOS لتحقيق بعض الخواص الإضافية
الدائرة وحيد الاستقرار Mono Stable وهى ما تسمى بالمؤقت Timer لكونها تعطى نبضه ذات عرض زمنى محدد وهى فى الصفحة رقم7
أول ما نلاحظه المكثف على الطرف 5 حتى لا يتأثر هذا الطرف بأى جهود تأثيرية و يؤثر على دقة الزمن.
كما شرحنا سابقا سينتهى الزمن عندما يصل جهد الحد Threshold لقيمة ثلثى التغذية وهو جهد الطرف 5 أيضا كما ذكرنا. لذا نحتاج لجهد يزداد تدريجيا و ليس أفضل من مكثف يشحن بواسطة مقاومة، ونقطة التقائهما ستزداد حسب الثابت الزمنى (هل نذكر المقالات الخاصة بالمقاومة والمكثف؟). هذه النقطة تحدد متى يصل الجهد لثلثى التغذية وهو من العلاقة الرياضية ستكون = 1.1 × م × س لذلك نوصلها بطرف الحد Threshold ، وهذا كل شيء ، إذن نقدح Trigger فتخرج نبضة وبعد هذا الزمن تنتهى النبضة
حسنا نقدح مرة أخرى! لاشيء !! لماذا؟
المكثف مازال مشحونا ولم يتم تفريغه بعد لذلك نوصل طرف التفريغ على نفس النقطة لتفريغ المكثف فور انتهاء النبضة كما بالشكل FIGURE 1 فى الصفحة 7. وهذا كل ما هنالك – منتهى البساطة أليس كذلك؟
هذا سهل جدا إذن، لو وصلت معهما طرف القدح Trigger ستتكرر النبضة – أليس كذلك؟
بالتأكيد لكن زمن التفريغ هنا سيكون سريعا جدا و يكاد يعيد القدح Trigger فورا لذلك نضع مقاومة أخرى فى طريق التفريغ Discharge ليكون هناك زمن للتفريغ يمكن ضبطه أيضا فتكون الدائرة كما بالشكل FIGURE 4 فى نفس الصفحة و نفس العلاقة فى الزمن فقط نلاحظ أن لدينا زمنان الأول للشحن والثانى للتفريغ ونفس المعادلة
الزمن = 1.1 م س عند البدء من صفر فولت لكن هنا مجرد هبوط جهد المكثف للثلث سيتم القدح Trigger ، إذن سيكون التغير بعد نبضة بدء التشغيل (أول نبضة بعد توصيل التيار حيث لم تعمل الدائرة بعد ولم يشحن المكثف سابقا) بين الثلث والثلثين لذا سيصبح
الزمن = 0.693 م س
زمن الشحن يستغل المقاومتين معا RA+RB وزمن التفريغ يستخدم المقاومة الثانية RB فقط
و باختصار المعادلتين معا و معرفة أن التردد = 1÷الزمن يصبح لدينا
التردد= 1.44 ÷ (RA+2RB)xC
أى 1.44 مقسوما على (مقاومة مكافئة × المكثف) و المقاومة المكافئة هى مجموع الأولى + ضعف الثانية
هنا نلاحظ أمرين:
1- المقاومة الثانية تأثيرها ضعف تأثير المقاومة الأولى فلو أردت تغيير أوسع استخدم المقاومة RB أى تقسمها جزء ثابت وآخر متغير أما إن شئت ضبط أدق فالأفضل استخدام الأولى أيضا جزء ثابت و جزء متغير
احذر من خطأ شائع وهو جعل RA بكاملها متغيرة فلو ضبطت على قيمة صفر بالخطأ أثناء التجربة، ستوصل ترانزيستور التفريغ Discharge مباشرة بين مصدر التغذية والأرضى و عندها أرجو أن يكون لديك قطعة أخرى.
2- لن تستطيع الحصول على نسبة 50:50 أى زمن نبضة مساوى لزمن ما بين نبضتين و دوما سيكون زمن النبضة أكبر
للحصول على تعديل عرض النبضة، كل ما عليك أن تبدأ بالدائرة الأولى فهى تعطى نبضة لكل قدح Trigger ثم ضع الجهد الذى تريد أن تغير به عرض النبضة على الطرف 5 كما بالرسم Figure 8 فى الصفحة 8 و الموجات على راسم الذبذبات فى شكل Figure9 ولاحظ أن التغذية 5 فولت و الجهد المستخدم +/- 1 فولت لا يتعدى قيمة ثلث التغذية ( 5 فولت) وهو 1.66فولت
لو بدأت بالدائرة الثانية حيث تحصل على تردد ثم تضع جهد على الطرف 5 لتغييره ففى الواقع كما سبق الشرح كل من التردد وعرض النبضة سيتغير ولهذا يسميها البعض تغيير موضع النبضة والبعض تغيير التردد وكلا المسميين غير دقيق لأن تغيير موضع النبضة يشترط ثبات عرضها عندما يتغير مكانها و تغيير التردد يشترط ثبات النسبة المسماة Duty Ratio أو نسبة الدوام و كلا الأمرين يتغير. الشكل 10 صفحة 9
جهد المكثف كما نذكر لا يرتفع خطيا لذلك يكون الجهد على المكثف مقوس فى الشحن والتفريغ لكن أحيانا نريد ما تسمى موجة سن المنشار وهى مثلثة أى الزيادة يجب أن تكون خطية، من خواص المكثف كما ذكرنا سابقا، لو شحن بتيار ثابت يزداد الجهد بصورة خطية لذلك لو استبدلنا المقاومة RA بمصدر تيار ثابت (طبعا نذكره) سنحصل على ما نريد وهو الدائرة شكل 12 الصفحة 9
القطعة 7555 هى بتقنية CMOS و نظرا لأنها لا تحتاج تيار لتغذية قاعدة الترانزيستور لكل مقارن، سيكون من الممكن استخدام مقاومات تزيد عن 1 ميجا للحصول على زمن أطول أو تردد أقل
أيضا المقاومة 5 كيلو فى المجزئ الأساسى استبدلت بمقاومات 100ك مما يجعل مقاومة الطرف5 أعلى و بالتالى أسهل فى التعامل معه
أيضا 555 يمكنها أن تتحمل 200 مللى أمبير بينما 7555 تتحمل 100 مللى فقط
فى المرة القادمة إن شاء الله سنأخذ أمثلة عددية لتصميم دوائر من هذه الأنواع.

ماجد عباس محمد
02-28-2013, 08:16 AM
أمثلة عددية على 555

لنأخذ مثال عددى لحساب مكونات دائرة وحيدة الاستقرار Mono-stable كما بالشكل 1 صفحة7
الزمن المطلوب 2مللى ثانية
المعادلة تقول الزمن = 1.1 م س
0.002 = م × س لدى مجهولين ولابد من فرض قيمة لحساب الأخرى
فى أسواقنا غالبا قيم المكثفات المتوفرة محدودة لذا نبدأ بقيمة موجودة ولتكن 0.1ميكرو
0.002= 1.1 × م × 0.00000001
م= 18181.8181818181818181818
بالطبع لا توجد هذه القيمة وأقرب قيمة عملية موجودة هى 18ك أوم
ولو رجعنا لمناقشة المقاومات فى أول السلسلة سنجد أن المقاومات المتوافرة عادة تكون +/-5%
18000*5/100=900 أوم أكبر من الجزء المهمل وهو 181.8
لو شئت دقة أكبر استخدم مقاومة 15ك مع مقاومة متغيرة 5ك
مثال آخر الزمن = 30 ميكرو ثانية
0.000030 = 1.1 × م × 0.00000001
م = 272.727272727272727272
طبعا يمكننى أن أستخدم 270 أوم وهى مقاومة موجودة و متوفرة لكن لنفترض أننى أضعها فى دائرة تستخدم 9 فولت للتغذية (بطارية). فى حال الانتظار سيكون ترانزيستور التفريغ فى حال التوصيل ON ولهذا يمر فى هذه المقاومة فقط 9 ÷ 270 = 33.33 مللى أمبير وهو لا شك تيار يستنفذ البطارية سريعا، لذا من الأفضل أن نستخدم مقاومة أكبر
يمكن استخدام الطريقة السهلة ضرب أحدهما × س وقسمة الآخر على نفس الرقم يعطى نفس الزمن وهو شأن كل العلاقات الخطية
إذن بدلا من 270 أوم يمكننى استخدام 270ك أوم والمكثف يقسم على 1000 أى 0.1 نانو فاراد.

هنا أيضا نجد أن هذا المكثف 100 بيكو فاراد قليل جدا حيث عادة ما تعتبر قيمة السعة الشاردة قرابة 50 بف ، لذا قد يسبب هذا الاختيار خطأ فى قيمة التردد الناتج أو عدم ثبات للتردد.
الأفضل نستخدم 100 بدلا من 1000 ليكون المكثف 1000 بف و المقاومة 27 ك أوم.
هكذا نؤكد أنه لا يوجد تصميم خاطئ ولكن هناك تصميم أفضل – مادامت الدائرة تؤدى وظيفتها.

نأخذ الآن مثالا لعديم الاستقرار Astable أو الاهتزاز الحر Free Running كما بالشكل Figure4 نفس الصفحة
التردد = 1.44/ حاصل ضرب المكثف فى المقاومة المكافئة
نستخدم هنا تعبير المقاومة المكافئة حتى نتخلص من وجود قيمتين RA,RB ونسميها م ك و أيضا لتسهيل كتابة المعادلة بصورة صحيحة، على أى حال المعادلات مكتوبة فى صفحة البيانات Data Sheet
لو أردنا تردد 2ك ذ/ث مثلا سنقول
2000=1.44 ÷ (م ك × 0.00000001 )
م ك = 1.44 ÷ 0.0002 = 7200 أوم
خذ منها قسمين أحدهما RA والآخر RB و لك الحرية الكاملة سأختار 1200 أوم RA و يبقى 6000 أوم RB
لاحظ أن RB مضروبة ×2 لذلك نستخدم نصف القيمة 6000 أى 3000 وهى بالصدفة موجودة
إن كانت القيم غير موجودة أو صغيرة يمكن استخدام قاعدة الضرب والقسمة السابقة فقط تذكر أن تضرب أو تقسم المقاومتين وليس إحداهما فقط
طبعا هذا الحل الأسهل أما الحل الأدق يكون بمعرفة الزمن بين النبضتين فيكون
الزمن = 0.693 × RB × C
وطبعا بفرض قيمة المكثف نعرف RB وبالتالى من المعادلة الأولى نحدد RA
مثلا فى المثال السابق RA+2* RB= 7200 والتردد = 2ك أى زمن الذبذبة 500 نانو ثانية
لو أردت أن يكون زمن النبضة 400 نانو و بين النبضتين 100 نانو سيكون
0.0001= 0.693× 0.00000001 × RB
RB= 1443 أوم وهو رقم غير متيسر
إما نستخدم 1500 أو 1300 والأول أقرب، إذن سيكون 1500 أوم
RA+2RB = 7200
إذن نطرح منها 2 × RB = 3000
RA = 7200-3000=4200

هناك طريقة ثالثة لو قيل لك مطلوب Duty Cycle = 0.3 مثلا
فالمعادلة هى Duty Cycle = RB ÷ م ك سيكون لدينا معادلتين
RA+2* RB= 7200 كما بالمثال الأول ---- معادلة رقم 1
(RA+2* RB)= RB ÷ 0.3
0.6 × RB + 0.3 × RA = RB
0.3 × RA = 0.4 RB
=RB 0.75 RA ---- معادلة رقم 2 لو وضعنا هذه القيمة فى المعادلة رقم 1 نحصل على
1.5 RA + RA = 7200
2.5 RA = 7200
RA = 7200 ÷ 2.5 = 2880
من معادلة رقم 2
RB= 0.75 × 2880 = 2160 و طبعا لا نقسم هنا لأن القيمة هى RB وليست 2×RB

أخيرا وليس آخرا نظرة أخيرة على الدائرة!
عند استخدام الدائرة كمؤقت Mono-stable غالبا ما يكون طرف5 Control Voltage متصل بمكثف و عند البدء يكون فارغا مما يسبب عدم إمداد الترانزيستور Q16 بالجهد المناسب فيسبب حدوث قدح زائف و تخرج نبضة غير مطلوبة، و أحيانا يكون السبب أن عند البدء، كلا الترانزستورين Q24,Q22موصل للحظة.
هذا الوضع لا يمكن التغلب عليه إلا بفرض إلغاء RESET عند البدء. نظرا لكون جهد الإلغاء RESET فقط 0.6 فولت فمن غير المناسب استخدام مكثف لهذا الغرض كما هو الحال فى كثير من دوائر المتحكمات Micro controllers
فى المرة القادمة إن شاء الله مزيد من التطبيقات المهمة لهذه القطعة

ماجد عباس محمد
02-28-2013, 08:16 AM
أمثلة عددية على 555

لنأخذ مثال عددى لحساب مكونات دائرة وحيدة الاستقرار Mono-stable كما بالشكل 1 صفحة7
الزمن المطلوب 2مللى ثانية
المعادلة تقول الزمن = 1.1 م س
0.002 = م × س لدى مجهولين ولابد من فرض قيمة لحساب الأخرى
فى أسواقنا غالبا قيم المكثفات المتوفرة محدودة لذا نبدأ بقيمة موجودة ولتكن 0.1ميكرو
0.002= 1.1 × م × 0.00000001
م= 18181.8181818181818181818
بالطبع لا توجد هذه القيمة وأقرب قيمة عملية موجودة هى 18ك أوم
ولو رجعنا لمناقشة المقاومات فى أول السلسلة سنجد أن المقاومات المتوافرة عادة تكون +/-5%
18000*5/100=900 أوم أكبر من الجزء المهمل وهو 181.8
لو شئت دقة أكبر استخدم مقاومة 15ك مع مقاومة متغيرة 5ك
مثال آخر الزمن = 30 ميكرو ثانية
0.000030 = 1.1 × م × 0.00000001
م = 272.727272727272727272
طبعا يمكننى أن أستخدم 270 أوم وهى مقاومة موجودة و متوفرة لكن لنفترض أننى أضعها فى دائرة تستخدم 9 فولت للتغذية (بطارية). فى حال الانتظار سيكون ترانزيستور التفريغ فى حال التوصيل ON ولهذا يمر فى هذه المقاومة فقط 9 ÷ 270 = 33.33 مللى أمبير وهو لا شك تيار يستنفذ البطارية سريعا، لذا من الأفضل أن نستخدم مقاومة أكبر
يمكن استخدام الطريقة السهلة ضرب أحدهما × س وقسمة الآخر على نفس الرقم يعطى نفس الزمن وهو شأن كل العلاقات الخطية
إذن بدلا من 270 أوم يمكننى استخدام 270ك أوم والمكثف يقسم على 1000 أى 0.1 نانو فاراد.

هنا أيضا نجد أن هذا المكثف 100 بيكو فاراد قليل جدا حيث عادة ما تعتبر قيمة السعة الشاردة قرابة 50 بف ، لذا قد يسبب هذا الاختيار خطأ فى قيمة التردد الناتج أو عدم ثبات للتردد.
الأفضل نستخدم 100 بدلا من 1000 ليكون المكثف 1000 بف و المقاومة 27 ك أوم.
هكذا نؤكد أنه لا يوجد تصميم خاطئ ولكن هناك تصميم أفضل – مادامت الدائرة تؤدى وظيفتها.

نأخذ الآن مثالا لعديم الاستقرار Astable أو الاهتزاز الحر Free Running كما بالشكل Figure4 نفس الصفحة
التردد = 1.44/ حاصل ضرب المكثف فى المقاومة المكافئة
نستخدم هنا تعبير المقاومة المكافئة حتى نتخلص من وجود قيمتين RA,RB ونسميها م ك و أيضا لتسهيل كتابة المعادلة بصورة صحيحة، على أى حال المعادلات مكتوبة فى صفحة البيانات Data Sheet
لو أردنا تردد 2ك ذ/ث مثلا سنقول
2000=1.44 ÷ (م ك × 0.00000001 )
م ك = 1.44 ÷ 0.0002 = 7200 أوم
خذ منها قسمين أحدهما RA والآخر RB و لك الحرية الكاملة سأختار 1200 أوم RA و يبقى 6000 أوم RB
لاحظ أن RB مضروبة ×2 لذلك نستخدم نصف القيمة 6000 أى 3000 وهى بالصدفة موجودة
إن كانت القيم غير موجودة أو صغيرة يمكن استخدام قاعدة الضرب والقسمة السابقة فقط تذكر أن تضرب أو تقسم المقاومتين وليس إحداهما فقط
طبعا هذا الحل الأسهل أما الحل الأدق يكون بمعرفة الزمن بين النبضتين فيكون
الزمن = 0.693 × RB × C
وطبعا بفرض قيمة المكثف نعرف RB وبالتالى من المعادلة الأولى نحدد RA
مثلا فى المثال السابق RA+2* RB= 7200 والتردد = 2ك أى زمن الذبذبة 500 نانو ثانية
لو أردت أن يكون زمن النبضة 400 نانو و بين النبضتين 100 نانو سيكون
0.0001= 0.693× 0.00000001 × RB
RB= 1443 أوم وهو رقم غير متيسر
إما نستخدم 1500 أو 1300 والأول أقرب، إذن سيكون 1500 أوم
RA+2RB = 7200
إذن نطرح منها 2 × RB = 3000
RA = 7200-3000=4200

هناك طريقة ثالثة لو قيل لك مطلوب Duty Cycle = 0.3 مثلا
فالمعادلة هى Duty Cycle = RB ÷ م ك سيكون لدينا معادلتين
RA+2* RB= 7200 كما بالمثال الأول ---- معادلة رقم 1
(RA+2* RB)= RB ÷ 0.3
0.6 × RB + 0.3 × RA = RB
0.3 × RA = 0.4 RB
=RB 0.75 RA ---- معادلة رقم 2 لو وضعنا هذه القيمة فى المعادلة رقم 1 نحصل على
1.5 RA + RA = 7200
2.5 RA = 7200
RA = 7200 ÷ 2.5 = 2880
من معادلة رقم 2
RB= 0.75 × 2880 = 2160 و طبعا لا نقسم هنا لأن القيمة هى RB وليست 2×RB

أخيرا وليس آخرا نظرة أخيرة على الدائرة!
عند استخدام الدائرة كمؤقت Mono-stable غالبا ما يكون طرف5 Control Voltage متصل بمكثف و عند البدء يكون فارغا مما يسبب عدم إمداد الترانزيستور Q16 بالجهد المناسب فيسبب حدوث قدح زائف و تخرج نبضة غير مطلوبة، و أحيانا يكون السبب أن عند البدء، كلا الترانزستورين Q24,Q22موصل للحظة.
هذا الوضع لا يمكن التغلب عليه إلا بفرض إلغاء RESET عند البدء. نظرا لكون جهد الإلغاء RESET فقط 0.6 فولت فمن غير المناسب استخدام مكثف لهذا الغرض كما هو الحال فى كثير من دوائر المتحكمات Micro controllers
فى المرة القادمة إن شاء الله مزيد من التطبيقات المهمة لهذه القطعة

ماجد عباس محمد
03-01-2013, 08:48 AM
كاشف النبضة المفقودة Missing Pulse Detector
لو عدنا للدائرة المكونة لهذه القطعة، سنذكر أنه طالما كان طرف القدح Trigger فاعلا أى أقل من الثلثين سيتسبب فى أن يكون الخرج موجود أى مساويا للتغذية ولو فحصنا الدائرة ستجد أن نفس الجهد الذى يسبب ذلك لدائرة الخرج، يذهب أيضا لترانزيستور التفريغ Discharge مانعا إياه أن يفرغ المكثف إلا بعد انتهاء نبضة القدح Triggerحتى لا يؤثر ذلك على دقة الزمن . هكذا نرى أن تتالى أو تكرار نبضة القدح لا يؤثر عمليا على أداء القطعة وهى تسمى "عدم تكرارية القدح" Non Re-Triggerable وهى يقصد بها عدم التأثر بتكرار القدح أثناء زمن النبضة.
هناك العديد من المؤقتات – خاصة الرقمية منها - بها خاصية إعادة القدح Re-Trigger أى أن أى نبضة تأتى قبل انتهاء الزمن تتسبب فى بدء الزمن من جديد وهذه الصفة تتيح عمل دائرة تسمى كاشف النبضة المفقودة Missing Pulse Detector ولكن أي منها لا تنافس 555 فى شعبيتها و انخفاض سعرها
هذه الدائرة تفيد كمراقب لسيل من النبضات Clock و تعطى إنذار عند غيابها وهى طبعا هامة جدا فى بعض دوائر الاتصال الرقمية ففى بعض الأساليب غياب نبضة يعنى خطأ فى القيمة المستقبلة وهى أسرع طريقة لاكتشاف غياب التيار الكهربى للانتقال لخدمة الطوارئ UPS مثلا.
لو شاهدت Data Sheet للقطعة NE555 وهى إنتاج شركة Texas Instruments وهى نفس القطعة
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/208030/TI/NE555.html
ستجد الدائرة التى أرفقتها بعد بعض الإيضاحات هنا
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2134&stc=1&d=1362116811
زمن التوقيت يحدد بالمقاومة والمكثف RA,C و يكون أطول من زمن بين نبضتين متتاليتين و يفضل أن ينتهى قبل النبضة التالية فمثلا لو تحدث نبضة كل مللي ثانية يكون زمن التوقيت أكبر من مللى و أقل من 2 مللى ولكن لو شئت يمكنك أن تزيد الزمن لتكشف غياب نبضتين متتاليتين أو أكثر.
الترانزيستور المستخدم متصل بطرف القدح لذا كل نبضه تسبب له أن يكون قصر على أطراف المكثف. هذا بدوره يفرغ المكثف كل نبضة قدح Trigger جاعلا الخرج لا ينتهى إلا بغياب نبضه فلا يتم تفريغ المكثف وبالتالى يشحن و ينهى زمن النبضة بطريقة طبيعية
لكن هذا يتطلب أن تكون النبضة سالبة، ماذا لو كانت موجبة؟
الحل بسيط وهو أن نستخدم ترانزيستور س م س NPN كما بالرسم التالى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2135&stc=1&d=1362116836
وهذا يتيح أن تكون نبضة البدء مختلفة عن النبضة تحت المراقبة.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر 555

ماجد عباس محمد
03-02-2013, 07:40 AM
مزيد من تطبيقات 555 جزء -2

مولد نبضة مربعة 50% duty ratio
كثير من التطبيقات تتطلب أن يكون الزمن بين النبضتين مساويا لزمن النبضة وهو ما تعرف بالموجة المربعة (مع التجاوز) لكن الاسم الأدق هو 50% duty ratio
هيه – هذا مستحيل لأن زمن الشحن يعتمد على مقاومتين بينما زمن التفريغ يعتمد على مقاومة واحدة!
معك حق، لذلك أمامنا حلين لهذه المعضلة – تذكر أن الهدف أن نعرف كيف نفكر للوصول للحل وليس الهدف مجرد معرفة أى حل.
الحل الأول أن نعدل الدائرة بحيث يكون هناك مقاومة واحدة فى كل من المسارين – هذا الحل وضعته شركة ناشونال National كما يلى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2137&stc=1&d=1362199090
زمن الشحن كما هو موضح بالصورة = 0.69 RA × C
أما زمن التفريغ معقد قليلا لتداخل المقاومتين معا. كما هو مذكور بالمواصفات (الصورة) يجب أن تكون RB أقل من نصف RA و إلا لن تعمل الدائرة. صعوبة هذه الدائرة لو أردت أن تغير التردد حسب الضرورة ستحتاج لضبط النسبة أيضا
هناك دائرة أسهل ويقال أنها دقيقة وهى نظريا تعطى بالتأكيد 50% لكن عمليا قد تختلف بنسبة طفيفة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2138&stc=1&d=1362199117
الفكرة هنا أننا نستخدم طرف الخرج OUT فى كل من الشحن والتفريغ من خلال مقاومة واحدة و مكثف واحد ولهذا يفترض أن يكون زمن الشحن مساوى لزمن التفريغ ولكن لسبب ما قد لا تكون الدقة كاملة.
يمكن باستخدام مقاومة متغيرة أن تغير التردد كما تريد دون تأثير على نسبة الزمن.
الطريقة المثلى للحصول على 50% هى استخدام مذبذب عند ضعف التردد المرغوب و استخدام دائرة مذبذب متعدد ثنائى الاستقرار Bi-Stable MV كدائرة لقسمة التردد ÷2
التردد هنا تقريبا = 0.72 مقسوما على R*C

تغيير نسبة الدوام Variable Duty Ratio:
كثيرا ما نحتاج أن نعدل نسبة النبضة من أقل ما يمكن حتى أكبر ما يمكن نظريا من صفر إلى 100%، وهذا مطلوب فى دوائر التحكم فى سرعة موتورات التيار المستمر الصغيرة التى تعتمد على تيار البطاريات أو الجهود التى لا تستخدم التيار العمومى مباشرة.
من نظرية دائرة عديم الاستقرار نجد استحالة هذا الأمر لأن مسار الشحن يحتوى مقاومتين و مسار التفريغ يحتوى مقاومة واحدة فقط مما يجبرنا أن نبدأ دوما من 50% .
حسنا إذن الحل الأسهل أن نستخدم وحدتين الأولى تحدد التردد و تقدح الثانية، أما الثانية فهى تحدد عرض النبضة وهكذا تبدأ من الصفر ولكن – لو استمرت النبضة من الثانية فترة أطول مما ينبغى، سيصل القدح الثانى قبل انتهاء النبضة و سيهمل لأن 555 لا تقبل إعادة القدح، وهناك مشكلة أخرى أن تغيير التردد يغير نسبة الدوام.
إذن ما الحل؟؟
ألحل هو أن نفصل مسار الشحن عن مسار التفريغ فيصبح المسارين متماثلين و هكذا نستطيع تغيير الأمور فمثلا فى الدائرة التقليدية يمكننا إضافة ثنائيين كما بالرسم
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2139&stc=1&d=1362199156

سيكون مسار الشحن هو التغذية – R1 ثم الجزء 2 إلى 1 من P1 ثم D2 إلى المكثف - الأرضى
أما مسار التفريغ سيكون هو المكثف D1 ثم الجزء 3 إلى 2 من P1 إلى – الأرضى عبر الطرف 7 من المتكاملة.
التردد تقريبا = 1.44 ÷ مجموع R1+P1 مضروبا فى C1

هناك دائرة مبنية على دائرة 50% السابقة وهى أن نستخدم الخرج فى الشحن والتفريغ أيضا

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2140&stc=1&d=1362199178

مسار الشحن هو من الخرج – D4 الجزء 1-2 من P2 ثم المكثف .
أما مسار التفريغ هو من المكثف ثم الجزء 2- 3 ثم D3 إلى الخرج.
التردد كما بالصورة = 1.44 ÷ P2*C2

فى كلتا الدائرتين، تحريك P يغير النسبة من قرابة صفر إلى قرابة 99%، أيضا الخرج هو الطرف 3 لم يتغير، وطرف التحكم 5 يفضل وضع مكثف عليه كالدائرة التقليدية – فقط نرسم ما ننوى الحديث عنه.

فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر 555

ماجد عباس محمد
03-04-2013, 08:02 AM
إلغاء نبضة البدء
دوما عند توصيل التيار لدائرة توليد نبضة (وحيد الاستقرار) ما ينتج نبضة دون حدوث قدح Trigger ، هذه الظاهرة أحيانا تكون ذات آثار مدمرة حيث تحدث فى الزمن الخطأ، لذا يجب التخلص منها. فمثلا لو وصلتها بموتور ليعمل فترة محددة عند حدوث أمر ما يولد نبضة القدح، فعند توصيل التيار سيعمل الموتور بدون هذا الأمر وهذا خطر أحيانا.
كما سبق أن تكلمنا، فوضع مكثف على طرف 3 "طرف الإلغاء" RESET يجب أن يكون كبيرا بالقدر الكافى حتى يظل جهده أقل من 0.7 فولت حتى يسبب هذا الإلغاء.
حسنا هذا حل بسيط وتقليدى!! لماذا تقول أنه لا يصلح؟
السبب عند انقطاع التيار لن يأخذ هذا المكثف فرصة للتفريغ السريع ولذا لو عادت الكهرباء فى خلال ثوانى ربما يفشل فى القيام بواجبة – تذكر أنه يحتاج للتفريغ من قيمة التغذية والتى قد تصل إلى 15 فولت حتى أقل من 0.7 فولت ليتمكن من إعادة الدورة – فضلا عن أن المكثفات الكبيرة ستكون عادة كيماوية والتى يعرف عنها إبقاء جهد ربما أعلى من 0.7 فولت نتيجة تحلل العازل الذى تكون أثناء شحنه (راجع الشروح الأولى الخاصة بأنواع المكثفات) لذلك يجب أن نستخدم دائرة بترانزيستور حتى نستخدم مكثف أقل فى السعة و أفضل فى الجودة و تكون الدائرة أسرع استجابة و أأمن فى التشغيل
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2146&stc=1&d=1362373249
فى هذه الدائرة، يكون الشحن من خلال المكثف C1 من خلال المقاومة R1 و قاعدة الترانزيستور، سيظل الترانزيستور فى حال التشبع فارضا RESET على القطعة زمن أكثر قليلا من 1 إلى 2 قيمة المقاومة × المكثف أى هنا حوالى 0.02 ثانية و يمكن زيادة الزمن بزيادة المكثف حتى 10 ميكرو والذى يعطى ثانيتين تقريبا و عند انقطاع التيار يفرغ المكثف بسرعة من خلال الثنائى المرسوم فى الدائرة، و من الجيد أن أى تفريغ نسبى فى المكثف سيمكن الدائرة من العمل.
أى ترانزيستور س م س NPN يصلح للاستخدام هنا ولكن كلما زاد معامل تكبيره β أعطى ذلك زمنا أطول و أداء أفضل للدائرة.
هناك قاعدة أفضل دوما استخدامها وهى إن أردت أن تمنع ظاهرة فى جزء ما، تأكد من حدوثها فى مكان آخر و استخدمها لمنع حدوثها حيث تريد!! – كلام غريب أليس كذلك
ببساطة نعلم أنها تعطى نبضه فى البدء وربما فى 99.9% من الحالات ستحدث، إذن نستخدم قطعة مخصصة لوظيفة إلغاء نبضات البدء أو كما تسمى Start Up RESET و لنؤكد حدوثها بوضع مكثف بين طرف القدح والأرضى ، ثم نوجه هذه النبضة لكل الدوائر التى تحتاج لمثل هذا الإجراء فى آن.
طبعا السؤال ولماذا؟ ألم نصمم تلك الدائرة؟ - الإجابة نعم ولكن ماذا لو فى ظرف ما لم تؤدى غرضها، سنحتاج لتحديد أين الخطأ، وفى الدائرة الأخيرة ستبحث لماذا لم تظهر نبضة حتى تتأكد من ظهورها و لكن فى الدوائر الأخرى – عم ستبحث؟

دائرة الأزمنة المتتالية Sequential Timers
هناك بعض التطبيقات تتطلب عدة أزمنة متتالية وغير متساوية، لا شيء لا تؤديه المتحكمات Micro Controllers ولكن الكلفة و البرمجة الخ تجعل استخدام 555 لكل فترة زمنية أسهل وأسرع تنفيذا فضلا عن كونها تتواءم مباشرة مع الريلاى حتى 12 فولت يجعلها خيارا سهلا بجعل الأولى تقدح Triggers التالية وهلم جرا، والدائرة من ملف Texas Instruments كالآتى
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2147&stc=1&d=1362373285
تبدأ الدورة بالضغط على المفتاح S أقصى يسار الصورة مما بشكل قدح Trigger الدائرة الأولى ، يصبح جهد الخروج مساويا للتغذية Vcc ويظل كذلك لزمن يحدد بواسطة RA*CA و بأخذ القيم المدونة أسفل الدائرة يكون الزمن
ز = 1.1 × 100 ك × 10 ميكرو = 1.1 ثانية
فى نهاية هذا الزمن تسبب نهاية النبضة و هبوط الخرج من Vcc إلى صفر فى حدوث قدح للمرحلة التالية والتى لها زمن يتحدد من RB , CB
ز = 1.1 × 100 ك × 4.7 ميكرو = 0.517 ثانية
و تتكرر العملية للمرة الثالثة حيث يكون الزمن من Rc,Cc
ز = 1.1 × 100 ك × 14.7 ميكرو = 1.617 ثانية
جدير بالذكر أننا هنا نستخدم القيم التى بالرسم ولكن عمليا لن يكون الحصول على مكثف 14.7 ميكرو سهلا حيث المتوفر عمليا 10 ميكرو ،20 ميكرو و هذا لسبب أن المكثفات ذات القيم العالية أكبر من واحد مايكرو إما تكون كيماوية وهى ذات سماح عالى ولذا لا تصلح للتوقيت أو صناعية تصمم لتحمل الجهد العمومى المتردد 110 فولت أو 220 فولت ونسبة دقتها جيدة إلا أنها مكلفة و كبيرة الحجم أيضا لارتباطها بالموتورات أساسا أو تحسين معامل القدرة فى أشياء مثل مصباح الفلوريسنت التقليدى.
فى هذه الدائرة، إن شئت مانع نبضة البدء، يمكنك استخدام نفس الدائرة السابق شرحها ولكن دائرة واحدة تحكم كل مراحل المؤقتات 555 ولا حاجة لواحدة لكل منها.
وهذا ليس آخر المطاف ولكن هناك العديد من الدوائر حول 555 فى أجهزة المساج الطبى و التحكم فى سرعة موتورات التيار المستمر الصغيرة.

توصيل الأحمال على خرج القطعة
هناك طريقتان لتوصيل الأحمال، الأولى لحمل يعمل عند حدوث النبضة و الأخرى لحمل يتوقف عند حدوث النبضة.
مثلا على باب ذو تحكم الكترونى، وعادة تكون اللمبة الحمراء دوما مضيئة والخضراء مطفأة و عند وضع الكود المناسب تنتج نبضة لثلاث ثوانى تفتح القفل لتمكن الشخص من العبور و خلال نفس النبضة تضيء لمبة خضراء.
للعمل أثناء ألنبضة ، يوصل الحمل بين الخرج (طرف3) والأرضى.
للتوقف أثناء ألنبضة ، يوصل الحمل بين الخرج (طرف3) والتغذية Vcc.

هناك نوعان من الأحمال، حمل المقاومة مثل المصابيح بأنواعها بما فيها LED والدوائر الإلكترونية، والأحمال الحثية مثل الريلاى بكافة أنواعه المحتوية على ملف من السلك، وباقى الملفات.
جدير بالذكر أن المحولات لا تشكل أحمالا ولكنها ببساطة نتقل الحمل عبرها ولا تعتبر حملا بذاتها إلا فى حال الملف الثانوى المفتوح ولذا يجب الاحتياط و اخذ هذه الحالة فى الحسبان بدلا من أن تتسبب فى تلف الدائرة لحظيا.
لتوصيل الملفات مثل الريلاى يجب استخدام ثنائيات لتوفير مسار للتيار أثناء لحظة القطع كما ذكرنا مع الترانزستورات، فالدائرة مصنوعة من ترانزستورات ، أليس كذلك؟
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2148&stc=1&d=1362373328
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر مكبر العمليات – التفاضل – التكامل الخ

ماجد عباس محمد
03-05-2013, 07:26 AM
مزيد من دوائر مكبر العمليات

دائرة التفاضل
ما هو التفاضل؟ - التفاضل هو إيجاد ميل المماس لمنحنى الدالة!
كلام كبير ولكن – معذرة – لا أفهم
لو نظرنا للرسم التالى و قمنا بتكبير نقطة ما عليه يمكن أن نأخذ المسألة خطوة بخطوه.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2153&stc=1&d=1362457472
عند التكبير نجد أن جزء المنحنى الصغير يكاد يكون خطا مستقيما ويزداد التطابق كلما زاد التكبير مما يجعل المنحنى هو نفس المماس، ومن هنا نجد أن ميل هذا المماس عبارة عن:
"كم فولت تغيرت الدالة لكل وحدة زمن" – حسنا هذا أبسط و أقرب للفهم ولكن لماذا وضعت خط تحت كلمة "لكل"؟ - سيستقيم المعنى أيضا لو قلنا فى وحدة زمن.
مهلا – هل تريدها فى وحدة زمنية محددة أم أن الحساب مستديم ومتابع للتغيرات طوال الوقت؟
الآن لو عدنا للرسم سنجد عـند هذه النقطة العشوائية، ما أخذناه هو التغير وما تركناه هو القيمة السابقة و بعبارة أخرى تركنا القديم و أخذنا الجديد، تركنا المستمر و أخذنا المتغير وهذا يوحى باستخدام مكثف.
بالنسبة لهواة المعادلات الرياضية أرجو الرجوع لأوائل السلسلة فى شرح المقاومة والمكثف.
طالما أن المكثف لم يتم شحنه فهو قادر على تمرير نسبة من التغيير.
هل تقول نسبة؟ إذن هناك خطأ. نعم دوما هناك خطأ ولا توجد دائرة إلكترونية خالية منه ولا شيء أخر خال. و سبق أن قلنا أن الهدف هو جعل الخطأ أصغر من أن يؤثر على النتيجة، وسنرى ذلك.
طبعا لإيجاد تفاضل جهد ما، بالطبع سيكون على مقاومة حمل معينة، فلا جهد بدون مقاومة (قانون أوم) ولننظر لهذه الدائرة:
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2154&stc=1&d=1362457507
سنجد أنها فى الواقع تعمل كمجزئ جهد و بالطبع ستعترض عليها قائلا "أين مقاومة المصدر الداخلية؟"
و لك كل الحق فى ذلك و لهذا و تجنبا لتعقيد المعادلة الرياضية أولا ، و ثانيا و الأهم، تجنبا لخسارة جزء من الإشارة بين المقاومتين، نعتمد أول قاعدة وهى أن تكون المقاومة R1 أكبر كثيرا من المقاومة الداخلية للمصدر وبذلك نستطيع إهمال مقاومة المصدر الداخلية. أو نعيد صياغة الجملة بقولنا نستخدم مصدر ذو مقاومة داخلية أصغر بكثير من R1 أليس كذلك؟
و ما الفرق؟ - ألمصدر أساسا ليس فى إمكانى التغيير فى خواصه!! - الفرق ربما صياغة الجملة توحى بالحل إذ من السهل دوما استخدام مرحلة عزل Buffer بمكبر عمليات خاصة علمنا مما سبق أنه يمكن أن يكون ذو مقاومة خرج صغيرة جدا نتيجة التغذية الخلفية السالبة.
حسنا، أول فكرة تطرأ هى الربط المباشر كما بالشكل 2 وهذه فى الواقع لا تحل مشكله المصدر ولكن تحل مشكلة ما يلى هذه الدائرة من دوائر أخرى ستؤثر بالتأكيد على القيمة العملية للمقاومة R1 وهى تعطى خرجا موجبا أى أن مع صعود الدخل ينتج جهد موجب و العكس بالعكس
الشكل رقم 3 هو تطوير أفضل للدائرة حيث يكون مكبر العمليات هو المصدر الذى يقلد إشارة الدخول و يضع هذا الجهد المنسوخ على المقاومة لشحن المكثف، أى أن المصدر V لم يعد يرى R1 بتاتا و أصبح يرى مقاومة دخول المكبر والتى هى عالية جدا و بالتالى يكاد ينتفى خطر التحميل على المصدر نهائيا. و طبعا لو لم تكفى مقاومة دخول مكبر ما يمكننا استخدام آخر من النوع ذو مدخل ترانزستورات FET أو حتى MOSFET
هذا الدائرة تبدو قد حلت كل المشاكل ولكن مهلا فالإشارة تدخل على الطرف السالب أى أن الخرج سيكون سالبا! هل هناك حل؟
بل اثنين فيمكن إضافة مرحلة عاكسة بعده أو وضع المصدر على الطرف الموجب كما بالدائرة شكل 4 حيث نجد أن دائرة التفاضل بالكامل معزولة عن المصدر ، والخرج موجب.
الدائرة فى الشكل 4 حقيقة بها نقطة خادعة لا ينتبه لها كثير ممن يحاولوا تصميم الدوائر و تأخذ منهم وقتا طويلا لاكتشاف الخطأ بها وعلاجه، هل لاحظتها؟؟
مدخل المكبر كما سبق الشرح هو مكبر تفاضلى، دوما تذكروا هذه الحقيقة ، أى قاعدة ترانزيستور ولابد من مرور تيار القاعدة للخارج – م س م PNP - أو للداخل - س م س NPN - (رجاء الرجوع للشرح إن لزم الأمر) و الطرف الموجب هنا متصل بمصدر الإشارة مباشرة ، فإن لم يسمح هذا المصدر بمرور التيار المستمر، ببساطة لن تعمل الدائرة و من أمثلة هذه المصادر ثنائى الأشعة تحت الحمراء و مستقبل الموجات فوق السمعية فالأول يوصل معكوس أى وضع Reverse Bias أو عدم توصيل والثانى عبارة عن كريستال – بلورة – من مادة غير موصلة تعمل بنظرية تغير فى خواصها حسب نوعها.
المشكلة هنا أنك تضع الآفو أو طرف الأوسيلوسكوب على النقطة + للقياس و تحديد مكان العطل، تجد الدائرة تعمل بكفاءة، ومجرد رفعها تتوقف، والسبب طبعا واضح، أن طرف القياس يوفر هذا المسار من خلال مقاومة المقياس الداخلية، لعلاج هذه الظاهرة يجب وضع مقاومة عالية 1 ميجا أو أكبر حسب نوع المكبر بين الطرف + والأرضى لتوفير مسار لهذا التيار
مهلا! لم نقل كم تكون قيمة كل من R1,C1 .
معك حق و ما كنا لنترك هذا الموضوع قبل أن نعرف حسابها.
ذكرنا سابقا كلمة عابرة " طالما أن المكثف لم يتم شحنه فهو قادر على تمرير نسبة من التغيير" وهى مفتاح الحساب. نعلم أن تفاضل مقدار ثابت = صفر وهو منطقى لأن لا تغيير فى قيمة ثابتة وبالتالى معدل التغير بالنسبة للزمن = صفر ومن هذا فالانتقال من قيمة لأخرى فجائيا و المسمى Step Function = قيمتها وهو يمثل بنبضة حادة فى زمن = زمن الانتقال الفجائى وعليه فالموجة المربعة يكون تفاضلها نبضة حادة قصيرة الزمن جدا متزامنة مع صعود الموجة و زمنها مساوى لزمن صعود النبضة ثم لا شيء ثم نبضة حادة سالبة قصيرة الزمن جدا متزامنة مع نزول الموجة و زمنها مساوى لزمن نزول النبضة ثم لا شيء و تكرار ما سبق.
الرسم التالى يوضح موجة مربعة فى الشكل رقم 1 و أشكال الخرج لدائرة تفاضل لنسب مختلفة من R1C1 إلى زمن النبضة t
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2155&stc=1&d=1362457533
الشكل 2 يوضح الخرج الصحيح لدائرة التفاضل حيث يكون R1C1 أقل بكثير من الزمن t
الشكل 3 يوضح الخرج لدائرة التفاضل حيث يبدأ حاصل الضرب R1C1 فى الزيادة بالنسبة للزمن t فنجد أن المكثف قد تم شحنه خلال صعود النبضة ولكنه يحتاج زمن طويل نسبيا لكى يفرغ خلال المقاومة R1 مما يسبب الشكل المنحنى فى النزول.
الشكل 4 يوضح الخرج لدائرة التفاضل حيث يبدأ حاصل الضرب R1C1 فى الزيادة عن قيمة الزمن t فنجد أن المكثف قد تم شحنه خلال صعود النبضة ولكنه يحتاج زمن طويل لكى يفرغ خلال المقاومة R1 أطول من t ولذا فلن يتم تفريغه خلال النبضة ، وعند نهاية النبضة يحدث نزول مساوى لقيمتها معطيا جهدا سالبا تعتمد قيمته على ما تم تفريغه من المكثف وهكذا
الشكل 5 هو عندما يزيد R1C1 كثيرا عن قيمة t و بالتالى فجهد المكثف لا يكاد يتغير أثناء الشحن ثم تنتهى النبضة فينزل الجهد وهكذا وتتحول الدائرة إلى دائرة ربط بدلا من دائرة تفاضل وهى الدائرة الشهيرة التى تحذف المستمر وتمرر المتردد.

فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن دائرة التكامل

aliacc
03-05-2013, 04:34 PM
شكرا لكم على المجهود الرائع

ماجد عباس محمد
03-05-2013, 07:45 PM
أسعدنى مروركم الكريم

ماجد عباس محمد
03-06-2013, 08:13 AM
دائرة التكامل
ما هو التكامل؟ - ببساطة عكس التفاضل. بعبارة أخرى هو تجميع القيم المختلفة عبر فترة زمنية ما و إيجاد المتوسط الحسابى لها
أبسط مثال لها هو المكثف الشهير فى دائرة التغذية بعد ثنائيات التقويم. وما قيل فى دائرة التفاضل يمكن قوله هنا أيضا. والشكل التالى يوضح مفهوم متوسط قيمة دالة ما
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2157&stc=1&d=1362546754
الدائرة هى نفسها دائرة التفاضل مع استبدال المكثف والمقاومة لأماكنها و أيضا سنلاحظ فورا أن مقاومة الحمل هنا ستعمل كمجزئ جهد مع مقاومة دائرة التكامل كما فى الشكل 1
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2158&stc=1&d=1362546777
ولحل هذه المشكلة طبعا كما تعودنا أن نجعل مقاومة التكامل أصغر كثيرا من مقاومة الحمل أو كما قلنا فى دائرة لتفاضل نستخدم دائرة عزل Buffer كما فى الشكل 2 وهذا يوفر مقاومة عالية جدا لدائرة التكامل ومقاومة صغيرة جدا لتغذية للحمل.
الشكل 3 أيضا عزل المكثف تماما عن المصدر و جعل عملية شحنه تتم من "صورة أو نسخة مقلدة" من جهد المصدر موجودة فى خرج المكبر وأيضا معكوسة لأن الدخول على الطرف السالب. الشكل 4 يعطى خرجا غير معكوس حيث دخول الإشارة هنا على الطرف الموجب
هنا نقطة هامة جدا جديرة أن تذكر، كم يبلغ كسب المكبر هنا – قمنا بحساب الكسب عديد من المرات أليس كذلك؟
ستقول معاوقة المكثف عند تردد النبضات مقسوما على R1 . حسنا هذا صحيح بالنسبة للإشارة، لكن ماذا عن القيمة المستمرة؟ لن تجد مقاومتان لنقسم قيمتاهما ونحصل على الكسب، وبالتالى فهو يبلغ القيمة العظمى للمكبر وهذا له مخاطره.
طالما أن الإشارة متغيرة باستمرار و متراوحة حول الصفر، قد لا تجد مشاكل من هذه الدائرة، فخرج مكبر العمليات يشحن و يفرغ المكثف، ولكن إن كانت النبضات بين الصفر و قيمة ما فإن الصفر هذا يعنى مثلا 1 مللى فولت تخرج من المصدر و عند تكبيرها 100 ألف مرة قيمة أقل كسب لمكبر عمليات ستجد الخرج إما +جهد المنبع أو – جهد المنبع ولا خرج على الإطلاق
فقط تذكر أن تضع مقاومة كبيرة بين الخرج وطرف الدخول السالب وتكون قيمتها أكبر من R1 عشرة مرات على الأقل لعلاج هذه الظاهرة كما بالرسم باللون الأخضر
ولحساب قيمة كل من R1,C1 أيضا نرى فى الرسم التالى قيم مختلفة لحاصل ضرب R1*C1 بالنسبة لقيمة الزمن t حيث الشكل 1 هو نبضة الدخول
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2159&stc=1&d=1362546800
الشكل رقم 2 هو الجهد المستمر والذى يعبر عن متوسط جهد الدخول و ينتج حينما يكون R1*C1 أكبر بكثير من الزمن t حيث يكاد جهد المكثف لا يتغير بوصول نبضة جديدة أو انتهائها
الشكل رقم 3 حينما يبدأ R1*C1 يقل عن خمسة أمثال الزمن t ويلاحظ أن هناك تغير مع وجود النبضة أو غيابها وهذا التغير خطى أى موجة مثلثة و طبعا نظرا لأننا نستخدم جزء صغير من بداية منحنى الشحن والتفريغ ، يكون التغيير تقريبا خطيا وهذه الحالة التى تستخدم لتوليد موجة سن المنشار والموجات المثلثة الخ.
الشكل رقم 4 حينما يقترب R1*C1 من قيمة الزمن t، حيث يبدو منحنى الشحن والتفريغ ذو شكل الدالة اللوغاريتميه فى الظهور .
الشكل رقم 5 هو يكون R1*C1 أقل من قيمة الزمن tحيث يكاد يكتمل شحن المكثف فى جزء من النبضة وأيضا يتم تفريغه فى جزء من النبضة – ولا ننسى أننا سبق و حددنا تمام الشحن بوصول الفولت إلى 90% من القيمة العظمى لأن 100% تحتاج زمن مالا نهاية
لو راجعنا شكل خرج كل من دائرة التفاضل والتكامل سنجد أننا نستطيع القول أن شكل الخرج يعتمد على التردد، و قيمة R1*C1 تحدد أى الترددات تعبر دون تأثير، و أيها تتغير و أيها لا يعبر إطلاقا ونرى أن دائرة التفاضل تمرر الترددات العالية و تمنع الترددات المنخفضة على عكس دائرة التكامل التى تمرر الترددات المنخفضة بينما تمنع العالية، وهكذا يمكننا أن نستخدم كل منها أيضا كمرشح لتمرير الترددات المطلوبة

فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن مولد نبضات

ماجد عباس محمد
03-06-2013, 09:50 AM
مولد النبضات
فى شرح دوائر الترانزيستور - موضوع التغذية العكسية ، قلنا أن التغذية الموجبة عندما تحقق الشرط Aβ=1 يتحول المكبر إلى مذبذب، و قلنا أيضا أن صفة هذه التغذية تحدد شكل الخرج، فإن كانت تحدث عند تردد واحد فقط نتج مولد موجة جيبيه و إن شملت نطاقا واسعا أنتجت مذبذب متعدد التوافقيات.
مولد النبضات هذا يعتمد على التغذية الخلفية الموجبة والسالبة فى آن .
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2166&stc=1&d=1362632838
الدائرة تستخدم مكبر عمليات رقم 101 للحصول على ترددات أعلى مما يمكن الحصول علية باستخدام 741 حيث Slew Rate له = 10 مقابل 0.5 للمكبر 741
نلاحظ هنا أن المكبر يعمل بتغذية مزدوجة أى +/- 12 فولت ولذلك R2,C1 تتصل بالأرضى، أما فى حال استخدام تغذية واحدة يجب توصيلهما لنقطة متوسطة.
فى البدء سيكون المكثف فارغا و جهد الطرف 2 مساوى لجهد الأرضى ، وعند توصيل التيار، لن يكون الخرج بالتأكيد مساوى للصفر ولكن هناك فروق نتيجة اختلاف التغذية ،سرعة الشحن، وجود ضوضاء الخ. هذه الاختلافات فى الخرج ستغذى عبر R3 للدخول الموجب والذى بدوره سيكبرها لتظهر أكبر فى الخرج وتعود مكبرة للدخول لتكبر مرة أخرى مسببة أن يصل إما للجهد الموجب للتغذية أو الجهد السالب أى +VCC, -VEEو لنفترض أنه +VCC .
الآن سيكون على الطرف 3 من قانون أوم جهد = +VCC * R2 / (R3+R2 ) أى = 12 × 910 / 1070= 10.2 فولت، وفى نفس الوقت، سيبدأ المكثف فى الشحن من خلال R1 حتى يصل لنفس القيمة وعندما يزيد جهد الطرف2 عن 10.2 بقيمة قليلة جدا يظهر هذا الفرق مكبرا فى الخرج – لا تقل أنه موضوع على الطرف السالب – فالمكبر يكبر الفرق بين الطرفين وهو فى نفس اتجاه الموجب وعكس اتجاه السالب.
لهذا سيظهر هذا الفرق مكبرا فى الخرج فى اتجاه الهبوط أى الجهد السالب وهذا الخرج السالب يوضع على الطرف الموجب ليزداد فى قيمته نحو السالب وهكذا حتى يصل إلى –VEE و طبعا المكثف يمنع الطرف 2 من التغير الفجائى الذى يحدث على الطرف3 فيظل المكبر على هذا الوضع واضعا هذه المرة -10.2فولت على الطرف 3 بينما يفرغ المكثف ليشحن فى الاتجاه المضاد هذه المرة أيضا حتى يصل إلى -10.2 فولت. و بمجرد أن تزداد قيمته السالبة عن -10.2 فولت سيكون أقل من الطرف الموجب أى أن الطرف الموجب أعلى منه فيظهر جهد موجب ليكبر ويظهر فى الخرج ويعود وهكذا حتى يقفز الخرج مرة أخرى للقيمة +VCC وهكذا يستمر فى توليد هذه الموجات النبضية
التردد كما رأينا يعتمد على R1,C1 ولكنه للأسف يشحن لقيمة تعتمد على الجهد على الطرف 3 وهو يعتمد بدوره على R2,R3 لذلك فالتردد يعتمد عليها كلها و لو لاحظت نجد أن R3 لو صغرت، سيحتاج المكثف أن يشحن تقريبا لجهد الخرج مما يجعله يحتاج زمنا أطول قد يصل لمالا نهاية أى يتوقف المذبذب
أيضا لو وصلت المقاومة R2 بجهد غير الأرضى سيتغير التردد أيضا شريكة أن يكون جهدا قليلا لا يدفع الطرف 3 كثيرا نحو +VCC أى فى حالتنا هذه يكفى مالا يزيد عن فولت واحد أو سنضطر لإنقاص قيمة R2 لتعطى فسحة.
هذا تحوير طفيف للدائرة لتستخدمها لتعديل عرض النبضة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2167&stc=1&d=1362632864
وهنا استخدم مقاومة R1 من مصدر الإشارة التى تريد استخدامها لتعديل عرض نبضة هذا المذبذب، استخدم هذه المقاومة للمساعدة فى شحن أو تفريغ المكثف المسئول عن التردد مباشرة

الدائرة الثانية هى مولد الدوال Function Generator و سمى كذلك لأنه يعطى الموجة المربعة و المثلثة أيضا
حيث كلها دوال هندسية
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2168&stc=1&d=1362632885
تعتمد هذه الدائرة على دائرتين معا – الأولى هى اليمنى و طبعا دائرة تفاضل كما سبق الشرح تعتمد على المكثف C1 و مجموع المقاومتين R3+R4. هذه الدائرة تحول الموجة المربعة المناسبة للثابت الزمنى من (R3+R4)*C1 لموجة مثلثة كما بالرسم وهى المحاطة باللون الأحمر. هذه الموجة المثلثة تغذى لدائرة مقارن (الجزء الأيسر) و هذا المقارن له خاصية تسمى Hysteresis وهى فجوة أرجحيه (رجاء الرجوع لشرح المقارنات) تعتمد على نسبة (R1+R2) إلى R5 وهذه النسبة تحدد الفولت الموجب الذى عنده تنتقل من –VEE إلى +VCC و الفولت السالب الذى عنده تنتقل من +VCC إلى –VEE مرة أخرى و هما متساويان فى القيمة و مختلفان فقط فى الإشارة و هكذا تحول الموجة المثلثة إلى مربعة مرة أخرى لتغذى لدائرة التفاضل لتكرار الدورة.

فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مولدات الموجة ألجيبيه

ماجد عباس محمد
03-08-2013, 09:01 AM
اعتذر عن الخطأ فى التسلسل وتم التصحيح

ماجد عباس محمد
03-08-2013, 09:18 AM
مولدات موجة جيبيه
فى شرح دوائر الترانزيستور - موضوع التغذية العكسية ، قلنا أن التغذية الموجبة عندما تحقق الشرط Aβ=1 يتحول المكبر إلى مذبذب، و قلنا أيضا أن صفة هذه التغذية تحدد شكل الخرج، فإن كانت تحدث عند تردد واحد فقط نتج مولد موجة جيبيه و إن شملت نطاقا واسعا أنتجت مذبذب متعدد التوافقيات. لهذا فالسر كله فى دائرة التغذية العكسية Feed Back. جدير بالذكر أن مكبرات العمليات لا تصلح لترددات عالية و أقصى حدودها حول واحد ميجا هيرتز. أعلى من ذلك فالمذبذبات السابق شرحها بالترانزيستور هى الحل العملى المتاح.
أول دائرة هى نفس التصميم المستخدم مع الترانزستورات – فقط هنا نستخدم مكبر عمليات – انقر الصورة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2169&stc=1&d=1362722541
طبعا الشكل رقم1 مطابق لنسخة الترانزيستور مع تحسين الأداء بعدم تأثر المقاومات والمكثفات بصغر معاوقة الترانزيستور و نفس القوانين المستخدمة التردد = 1 ÷ ( 2 × ط × جذر6 × المقاومة R × السعة C ) دون تغيير
الشكل 2 تحوير كما سبق القول ليمكن استخدام مكثف ثلاثى (ثلاث وحدات على محور واحد) وهو مستخدم أصلا فى دوائر الراديو فى اختيار المحطات
الشكل رقم 3 هو النموذج الفريد حيث يعزل كل مرحلة بمكبر عازل وهو أفضل أداء لمنع التأثير المتبادل بين مراحل RC وبعضها. . و لو استبدل المكبر بعاكس وجه ذو كسب = -1 أصبح لدينا مولد 3 فاز .
الدائرة الثانية المعروفة باسم Wein bridge، وهى تعديل لقنطرة هويتستون التقليدية. الموقع التالى
http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_12/5.html
يشرح كل أنواعها و تطبيقاتها
الموقع التالى
http://www.calvin.edu/~pribeiro/courses/engr332/Handouts/oscillators.pdf
ملف يشرح تفصيليا كل أنواع المذبذبات المعتمدة على المقاومة والمكثف
الفكرة أن القنطرة بها فرعين مقاومتين هما R3,L1 حيث L1 هى لمبة وليست ملف و سنرى فائدتها الآن أما الفرعين الآخرين أحدهما مقاومة ومكثف على التوالى C1,R2 و الأخير مقاومة ومكثف على التوازى R1,C2
هذه القنطرة لها اتزان عند تردد واحد فقط وهو تردد الاهتزاز ، ولهذا من الطبيعى أن تنتج موجة جيبيه، ولكن لو تذكرنا المعادلة الشهيرة Aβ=1 نجد عنصر غير مريح فيها وهو حاصل الضرب فى جهة و الرقم 1 فى الجهة الأخرى. لماذا؟ - ببساطة الجزء β ثابت لا يتغير فهو مجموعة مقاومات ومكثفات ويبقى الكسب A. لو نقص بحيث يقل حاصل الضرب عن الواحد الصحيح، لن تستمر الاهتزازات طويلا، ولو زاد كثيرا تتكون التوافقيات والتى تعنى تشويه لشكل الموجة.
ما الحل إذن؟ نستخدم مكون ما قابل للتغيير آليا كمقاومة متغيرة مثلا أو ما شابه. هناك حل بسيط وسهل، المصباح الكهربى يتكون من سلك من التنجستن يضئ بارتفاع حرارته. ومن المفيد أن نعرف أن درجة التوهج هذه تسبب ارتفاع مقاومته حتى سبع أمثال القيمة وهى باردة، ولو لاحظت – تجد أن مصابيح المنزل التقليدية دوما تتلف لحظة التشغيل ونادرا جدا أن تتلف أثناء العمل لأنها تكون قد سخنت وقلت مقاومتها للحد المطلوب، أما عند البدء وهى باردة تكون مقاومتها صغيرة والتيار شديد.
يمكننا أن نستغل هذه الخاصية لتغيير كسب المكبر بحيث كلما زاد اتساع الموجة المتولدة من المولد، ترتفع حرارتها وتزداد مقاومتها ويقل الكسب ليستقر عند حد معقول ولهذا يعتبر هذا النوع من أفضل المولدات لانخفاض التشوه (محتوى التوافقيات) فى الموجة المتولدة.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2170&stc=1&d=1362722583
وهذه هى الدائرة مع إضافة اللمبة L1 وهى من اللمبات الصغيرة المستخدمة كمبين.
الملف التالى هدية من شركة National Semiconductor وهى من أكبر مصنعى الدوائر المتكاملة ويحتوى مجمع لأغلب الدوائر بمكبر العمليات فى 88 دائرة. ولو استوعبتها، يمكنك أن تصمم أى دائرة كبيرة من هذه الدوائر كأجزاء. هذا موقع الملف، ولأهميته قمت برفعه هنا على 4shared. (http://www.4shared.com/office/NUwIaEdT/AN-31__-_National_Semiconducto.html)
http://www.national.com/an/AN/AN-31.pdf
لو أردت شرح أى دائرة منها يمكنك أن تضعها كمشاركة جديدة أو فى موضوع "نقاش علمى" لمناقشتها و معذرة لا يتسع المجال لشرحها كلها داخل هذه السلسلة
لا يمكن أن نتحدث عن المكبرات دون ذكر مكبر "نورتن"، و ربما نذكر من تحليل الدوائر أن تحليل التيار كان يسمى بهذا الاسم، و من هنا اشتق هذا الاسم. يوجد منه رقم واحد رباعى أى به 4 وحدات وهو LM3900 وطبعا بثلاث درجات
LM1900-LM2900-LM3900
وآخر LM3301 وهما متكافئان تقريبا
وهو يختلف عن المكبرات العادية فى كون دائرة الدخول ليست مكبر تفاضلى ولكن دائرة ترانزيستور عادية يطرح فيها تيار الطرف السالب من تيار الطرف الموجب والتيار الباقى يستخدم لتشغيل الترانزيستور و من ثم باقى المكبر. الفرق هو أن الخرج لا يعتمد على الجهد ولكنه يعتمد على فرق التيار هذا أى ما يشابه تحويل التيار إلى جهد مكبر. هذا النوع له استخدامات مع الحساسات التى تولد تيار مثل قارئ الكروت المغناطيسية و مستقبلات الأشعة تحت الحمراء و خلافه. يمكن من الرابط التالى تحميل جدول خواصه.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8819/NSC/LM3900N.html

سنتحدث عنه المرة القادمة إن شاء الله

ماجد عباس محمد
03-09-2013, 08:25 AM
مكبر نورتن – تحويل التيار إلى جهد Norton Amplifier
من صفحة البيانات نجد أن رمز المكبر كما هو بالصورة و أيضا تركيبة من الدخل

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2175&stc=1&d=1362806667
و لفهم نظرية عمله نجد كما بالصورة أليسرى نرى من الشكل أن هذا هو النوع الوحيد الذى لا يعتمد على مكبر تفاضلى كمرحلة دخول ولكنه يعتمد طريقة مختلفة.
الدخل السالب (العاكس) يدخل على قاعدة الترانزيستور Q1 وهو بالطبع تيار القاعدة.
الدخل الموجب (الغير العاكس) لا يدخل على قاعدة الترانزيستور Q2 كما يبدو لأول وهلة و ذلك لوجود الثنائى بين القاعدة و الباعث مما يجعلهما مصدر تيار ثابت. لذا فالتيار أساسا يمر فى الثنائى (راجع الشرح فى المكبر التفاضلى) و يكون مثيله مار فى باعث Emitter الترانزيستور هو سيظهر كتيار مجمع Q2 Collector وهو سيطرح من التيار قاعدة الأول Q1 (العاكس) على الطرف الآخر.
فرق التيارين يظهر على مجمع Q1 و يكبر بواسطة باقى المكبر.

نلاحظ من الخواص أن هذا المكبر يفتقر لتكبير الجهد فهو من 1000 إلى 3000 مقارنة بما سبق 50000 فى المكبر 741 ولكن اهتمامنا هنا أساسا بالتيار وهذه الخاصية مطلوبة.
لاحظ أيضا أن التيار يجب ألا يزيد فى الدخل عن 20 مللى أمبير حتى لا يسبب تشبع.

http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2176&stc=1&d=1362806693
الدائرة المبينة على اليسار تعتمد على مجس مغناطيسى أو لاقط مغناطيسى حيث يتولد تيار نتيجة قطع الملف لخطوط القوى المغناطيسية الضعيفة، و هذا التيار يكفى لتشغلي المكبر و الحصول على نبضات مربعة يمكن استغلالها فى أى دائرة بعد ذلك.
الدائرة على اليمين مشابهة للسابقة و تستخدم فى دوائر قراءة الشرائط المغناطيسية و الكروت الممغنطة. الفرق أن هذه نسبة للأرضى بينما السابقة لا تصل مباشرة بالأرضى.

كل الدوائر السابقة، كسبها ثابت و يعتمد على قيم المقاومات، فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن نوع فريد من مكبر العمليات ذو كسب متغير. هل تريد التحكم عن بعد؟

ماجد عباس محمد
03-10-2013, 08:17 AM
مكبرات الكسب المتغير Variable gm
هل تذكر المكبر التفاضلى؟ هل تذكر المكبر ذو الذيل الطويل Long Tail Differential Amplifier?
المكبر الذى استخدمنا ترانزيستور ثالث فى دائرة الباعث للترانزستورين.
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=1838&stc=1&d=1342461258
هل تذكر حينما قلنا أن الكسب يعتمد على التيار فى الترانزيستور Q3 ؟
شرحها هنا (http://www.dbaasco.com/vb/showpost.php?p=44376&postcount=168)
الآن علمنا أن مكبر العمليات يعتمد أساسا على هذه النوعية من المكبرات. ماذا أو وصلنا قاعدة Q3 Base بطرف خارج المكبر ؟
طبعا تتوقع أن الكسب يمكن أن نتحكم فيه أيضا بتغيير التيار الداخل لهذا الطرف! وهكذا حصلنا على المكبر رقم LM13700 و الرابط الخاص ببياناته هو
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8641/NSC/LM13700.html
و لفهم عمله هذه صورة التركيب الداخلى لواحدة من المكبرين داخل كل وحدة
http://www.dbaasco.com/vb/attachment.php?attachmentid=2177&stc=1&d=1362892612
من رسم التركيب الداخلى نجد الترانزستورات Q4,Q5 هما المكبر التفاضلى التقليدى و مقاومة الباعث Emitter مكونة من الترانزيستور Q2,D1,Q1 فى صورة مصدر التيار الثابت السابق شرحه وهكذا تكون "الذيل الطويل" Long Tail و يجب هنا ألا ننسى أن هذه المجموعة Q2,D1,Q1 لا تشمل أى انحياز أى أن تيار قاعدة Q2 على خلاف الأمثلة السابقة ليس له مسار وبالتالى سيكون هذا الترانزستور فى حال القطع والمكبر بكامله أيضا. لماذا؟ لسبب بسيط وهو أنك تحدد كسب المكبر بإمداده بهذا التيار من الخارج و التحكم فيه حتى حد القطع.
الأحمال على المجمع Collector هى مصادر تيار ثابت Constant Current Sources الأول مكون من Q6,D4 والخرج من خلال Q7 والآخر مماثل له من Q10,D6 والخرج من Q11 والباقى سبق قوله فى LM741
المدخل لقاعدة Q2 من خلال الطرف رقم 1 للمكبر الأول و رقم 16 للمكبر الثانى يتحكم فى تبار Q2 وبالتالى فى كسب المكبر التفاضلى و الوحدة ككل
الثنائيات D2,D3 تسمى Linearizing Diodes تستخدم لتحسين الأداء بتقليل التشويه و السماح بمدى أوسع لإشارة الدخول.
بتغيير تيار الأطراف 1،16 نتحكم فى كسب المكبر المناظر على مدى 1 : مليون مرة أى مثلا تغير الخرج من 1 ميكرو فولت إلى واحد فولت. هذا الطرف يمكن التحكم فيه بمفتاح متحرك أو من خرج D/A يتحكم فيه ميكرو أو مخرج دائرة ريموت كنترول.
أول تطبيق سنجده فى صفحة 8 شكل 4 وهو تحكم فى شدة الصوت لمكبر ستريو، الرسم يبين مكبرين واحد لكل مسار صوتى والتحكم من خلال مفتاح واحد يدخل جهد التحكم على الطرف Vc على طرفى التحكم 1،16 بينما الحل التقليدى السابق كان مفتاح مزدوج . هذا التطبيق يتيح آفاقا عديدة من الاستخدامات حيث يمكن أن يكون هذا التحكم من دائرة يتحكم فيها حاسب آلى مثلا.

المثال الثانى هو تعديل الاتساع وهو الشكل التالى فى نفس الصفحة
تعديل الاتساع كما نعلم هو تغيير اتساع الموجة الحاملة Carrier Wave بما ينتظر الإشارة المراد إرسالها.
من هذا، لو وضعنا الموجة الحاملة Carrier Wave على دخل المكبر، ووضعنا الإشارة المراد إرسالها على طرف تعديل الكسب Gain سنجد أن الخرج يتغير اتساعه بما يناسب الإشارة.
فى شكل 6 صفحة 9 نجد دائرة اسمها Four Quadrant Multiplier أى ضارب الأربع أرباع.
ما هذا الاسم الغريب المضحك؟
الكثير من الطلبة يتناولون مشروع "عداد الكهرباء" و يستخدمون ميكرو و برنامج لحساب القدرة.
كيف يحسب الميكرو القدرة؟ ما لم يأخذ العينة لكل من الفولت والتيار و يكون الضرب اتجاهيا بمعنى مراعاة الإشارة – ستكون النتيجة خاطئة و سيحسب العداد القدرة الغير فاعلة باعتبارها فاعلة.
منذ سنوات عديدة و محاولات تصميم دوائر تقوم بهذا الضرب الاتجاهى قائمة فحساب الطاقة الصحيح لا يهم كثيرا فى التيار العمومى فالأجهزة التى تقوم بهذا العمل متوافرة و رخيصة ولا تهم المستهلك العادى فلن تذهب لشراء جهاز للمنزل ولكن الشركة تمد بكل شيء.
فكر فى محاولة قياس القدرة الخارجة من مكبر للسماعات بكامل النطاق الترددى من 20 ذ/ث إلى 20 ك ذ /ث – بالتأكيد لن تجد جهاز مناسب كما أن الملفات المناسبة للتردد 20 لا تناسب 20000 بالتأكيد.
وفى عالم الالكترونيات هذه الاحتياجات متنوعة .
إن افترضنا أن فرق الوجه مضمون و نريد فقط الضرب دون اعتبار للإشارة فأنت تضرب نصفى الموجة و تعممها على الباقى و من ثم سميت دائرة ضرب نصف الموجة أو 2 ربع حيث لو كان هناك فرق وجه لن يكون الربعين متجاورين (وهو ما يوحى به ضرب نصف الموجة) ولذا اختيار التعبير "ربعى الموجة" أدق
و بتصميم دائرة تعطى الضرب الصحيح لكل أجزاء الموجة سميت بدلا من الموجة الكاملة "الأربع أرباع" لتوحى بأن نتيجة الضرب صحيحة دوما
الدائرة ببساطة تتحقق بإدخال عينة الفولت على أحد الأطراف (الدخول أو التحكم فى الكسب) و عينة التيار على الطرف الآخر و بما أن الخرج يساوى الكسب × الدخول و الكسب متناسب مع الجهد على الطرف المتحكم فى الكسب إذن النتيجة محققة.
هناك العديد من الدوائر ولكن سنكتفى بشرح دائرة تهم الكثيرين أيضا هى AGC أو التحكم الذاتى فى الكسب، وهى دائرة كلما زاد الدخل تقلل من الكسب والعكس لتبقى الخرج عند مستوى يكاد يكون ثابت لا يتغير، مثل الموجودة فى كثير من أجهزة التسجيل.
فى نفس الصفحة 9 الشكل يستخدم الحقيقة أن الكسب يمكن التحكم فيه إما بتيار التحكم أو تيار ثنائيات الخطية linearizing diode وهذه الدائرة مثال على ذلك
ربما تفضل استخدام دائرة تقويم التيار لتحصل على تأخير فى الاستجابة، أنت المصمم أفعل ما شئت.

فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن LM567 وتسمى Tone Decoder أو محلل النغمات

Nuuran A.ibrahem
03-13-2013, 04:31 PM
:tears:

Nuuran A.ibrahem
03-13-2013, 04:32 PM
:dousing:

زاهر يونان
03-17-2013, 04:41 PM
يا اجمل منتدي في الدنيا

زاهر يونان
03-17-2013, 04:43 PM
ربنا يعوض تعبك بالخير

ماجد عباس محمد
03-17-2013, 07:30 PM
اسعدنى مروركم الكريم

free_bee55
03-18-2013, 01:10 AM
مشكووووووووووووووور

حمزة محمد
03-21-2013, 07:45 PM
يعطيك الف عافية

ماجد عباس محمد
03-21-2013, 07:48 PM
اسعدنى مروركم الكريم

فوزى العندليب
04-18-2013, 05:48 PM
العفو الكبير أخوتى فى الله
أشكر لكم مروركم الكريم و أدام الله المودة

أشكرك سيدى كنت أبحث عن مقال مثل هذا منذ زمن .. سئمت من التعليم النمطى وإدخال المعلومات أريد التعلم كيف أفكر وأصمم ..

ماجد عباس محمد
04-18-2013, 08:38 PM
أسعدنى مروركم الكريم و يسعدنى أن تجد ما بحثت عنه هنا

alsouf
04-19-2013, 04:36 PM
ماشاء الله ............. الله يعطيك الصحة و العلم و قوة الايمان و الذرية الصالحة و الرزق الحلال في الدنيا و ينعم عليك بالجنة في الاخرة.

احمدعيد
05-12-2013, 04:56 PM
شكرا لك اخي وبارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتك

ايديال
06-14-2013, 07:18 PM
شغل متميز

elqesar
06-16-2013, 09:19 PM
تسلم ياغالي

Klmnopq
07-01-2013, 05:35 PM
مشكووووووور

shareef ali
07-03-2013, 01:38 AM
تسلم جزاك الله خير

حودة1987
07-05-2013, 10:49 PM
بارك الله فيك

عمر الفاكهاني
07-28-2013, 05:36 PM
حياك الله اخي مجهود رائع رائــــــع

Lorbcoeme
07-29-2013, 11:58 PM
شكرا لك