اسس فى الدوائر الالكترونية
Download
Report
Transcript اسس فى الدوائر الالكترونية
بسم هللا الرحمن الرحيم
اساس عمل الترانزستور
اعداد :م /أحمد المصرى
أشباه الموصالت :
يعتمد توصيل أي مادة جامدة للتيار الكهربائي على عدد اإللكترونات الحرة في هذه المادة .حيث
تصل الكثافة الحجمية لإللكترونات الحرة في الموصالت الجيدة 28 10إلكترون /م , 3وفي المواد
العازلة 7 10إلكترون /م 3أما في أشباه الموصالت فيتراوح العدد بين العددين السابقين .
ويعد الجرمانيوم والسيليكون من أهم أشباه الموصالت المستخدمة في التطبيقات اإللكترونية .
تحتوي كل ذرة منهما على أربعة إلكترونات تكافؤ ,ولذلك ترتبط كل ذرة مع أربع ذارات مجاورة لها
لتكوين روابط تساهمية بين كل ذرتين تعمل على جعل عدد اإللكترونات في المجال األخير 8
إلكترونات لتحقيق حالة االستقرار لذرة الجرمانيوم ( أو السيليكون ) ويوضح ذلك الشكل ()6-10
وعلى الرغم من وجود أربع إلكترونات في كل ذرة (عدد كبير نسبيا ) فإن ناقليتها للتيار منخفضة .
وعند درجة الصفر المطلق تكون اإللكترونات مرتبطة مع ذراتها ارتباطا وثيقا .
ومع ازدياد درجة الحرارة تحصل بعض اإللكترونات على طاقة تكفي للتغلب على طاقة ارتباطها وهذا
يؤدي إلى تحررها لتصبح حرة داخل البلورة تاركة خلفها فراغا يطلق عليه اسم الفجوة
وتكمن أهمية الفجوة في أنه يمكن اعتبارها ناقلة للتيار الكهربائي مثل
اإللكترون .
وإليضاح ذلك .فإننا نتخيل ما يحدث وهو أن إلكترونا في ذرة مجاورة يمكن
أن يتحرك ليمأل تلك الفجوة مخلفا وراءه فجوة أخرى ليتحرك إلكترون في
ذرة مجاورة أخرى أيضا لمأل تلك الفجوة ,وهكذا يمكننا أن نعتبر نظريا أن
الفجوة تتحرك بعكس اتجاه حركة اإللكترون كما في الشكل (. )7-10
وعلى ذلك يمكن اعتبار الفجوة تمثل شحنة موجبة مقدارها يساوي مقدار شحنة
اإللكترون وتتحرك في اتجاه معاكس لحركة اإللكترون .
الشوائب :
من المعروف أن المادة شبه الموصلة تحتوي على عدد من الفجوات مساو لعدد اإللكترونات الحرة .
ماذا يحدث لو أضيفت إلى عنصر الجرمانيوم النقي (مثال) كمية قليلة من مادة أخرى تحتوي على خمسة
إلكترونات تكافؤ مثل األنتيمون أو الفسفور أو الزرنيخ ( من المجموعة الخامسة ) ؟
إن ذرة المادة الشائبة الخماسية سوف تحل محل إحدى ذرات الجرمانيوم في بلورة الجرمانيوم وبذلك
تشكل أربعة من إلكترونات التكافؤ لهذه الذرة أربع روابط تساهمية مع ذرة الجرمانيوم أو السليكون ,
بينما يبقى اإللكترون الخامس حرا ,وبهذه الطريقة فإن بلورة الجرمانيوم المشوبة على عدد أكبر
اإللكترونات الحرة ( عددها يساةوي عدد الذرات الشائبة ) .تسمى البلورة من هذا النوع بلورة موصلة
من النوع السالب ورمزها (س) شكل (. )8-10
س :ما هي حامالت التيار الكهربائي في البلورة شبه الموصلة من النوع السالب (س) ؟
ماذا يحدث إذا أضيف إلى البلورة النقية شائبة من مادة تحتوى ذراتها على ثالثة إلكترونات
تكافؤ ( من المجموعة الثالثة ) كاأللمونيوم أو البورون ؟
في هذه الحالة عندما تحل ذرة شائبة محل ذرة الجرمانيوم فإن إلكتروناتها الثالثة سوف
تشكل ثالث روابط تساهمية مع إلكترونات الذرات المجاورة وتبقى الرابطة الرابعة غير
مكتملة كما في الشكل ( )9-10مما يؤدي إلى تكون فجوة .وبذلك تكون البلورة شبه
الموصلة محتوية على عدد أكبر من الفجوات عددها يساوي عدد ذرات المادة الشائبة
تسمى البلورة من هذا النوع بلورة موصلة من النوع الموجب ورمزها (م)
س :ماهي حامالت التيار الكهربائي في البلورة شبه الموصلة من النوع الموجب (م) ؟
الدايود
كلنا يعلم ان الدايود عبارة عن بلورتين احدهما موجبة
واالخرى سالبة وتصنع كل منهما من مادة شبه موصلة
مثل السليكون او الجيرمانيوم مضاف
اليها بعض الشوائب التى تحدد
نوع البلورة اما سالبة لو كانت
الشائبة خماسية التكافؤ او
موجبة لو كانت ثالثية
مهمة الديود
قرانا كثيرا عن ان الدايود يشبه الصمام الذى يمرر
الماء فى اتجاه واحد فقط فهل هذا صحيح؟
التشبيه فى حد ذاته تشبيه خاطئ
التشبيه فى حد ذاته تشبيه خاطئ
فالدايود صمام ولكنه صمام بخاصية مميزة اليوجد مثيل له فى صمامات
الماء
فصمام الماء يسمح بمرور الماء فى اتجاه واحد مثال من االسفل الى االعلى
واليسمح بعودة الماء من االعلى الى االسفل
ولو قلبته لن يعمل
اما الدايود فيسلك سلوك هذا الصمام مع التيار المستمر فقط
اما مع التيار المتردد فهو يعمل فى الناحيتين..بمعنى انك لو وضعته بحيث
يكون قطبه الموجب مواجه لمصدر التيار المتردد
فسوف يمرر نصف الموجة الموجبة فقط
ولو قمت بعكس وضعه بحيث جعلت قطبه السالب مواجه لمصدر التيار
المتردد سيمرر النصف السالب فقط
ويستفاد من تلك الخاصية المميزة فى الدايود فى عمل تطبيقات عديدة
احد اشهر هذه التطبيقات ..هي تحويل التيار المتردد ) (ACوالتي تتغير
قطبيتة باستمرار إلى تيار مستمر ) (DCأحادي القطبية..
كل مصادر الطاقة في المنازل تعطي تيار متردد بينما البطاريات تزودنا
بالتيار المستمر..
وعملية التحويل التي تتم الستبدال التيار المتذبذب إلى تيار مستمر ..تسمى
تقويم
تحليل عمل الدايود او الموحد
الدايود يتكون من بلورتين كل بلورة بذاتها موصلة للتيار الكهربى ولكن
عند التصاقهما يحدث انتقال بين االلكترونات والفجوات حيث اليستمر هذا
االنتقال كثيرا ولكن بعد فترة وجيزة يقف لنشوء مايسمى بمنطقة الحاجز
بين البلورتين حول الحد الفاصل بينهما ()depletion region
حيث ينشأ مجال كهربى حاجز فى تلك المنطقة يمنع المزيد من االنتقال
سواء لاللكترونات او الفجوات
المجال الكهربى الذى نشا فى المنطقة الفاصعند انتقال االلكترون الى
البلورة الموجبة يترك مكانه ايون موجب فى البلورة السالبة وعند انتقال
الفجوة من البلورة الموجبة الى السالبة تترك وراءها ايون سالب.
.تلك االيونات السالبة وااليونات الموجبة تكون مايسمى بالمجال الكهربى
االيونات الموجبة فى البلورة السالبة تعمل تنافر مع الفجوات التى تحاول
العبور من البلورة الموجبة فتمنعها من االقتراب من الحد الفاصل والعبور
بالضبط مثل االمن المركزى عندما يتراصوا لمنع الناس
كذلك االيونات السالبة الموجوده فى البلورة الموجبة تعمل تنافر مع
االلكترونات القادمة من البلورة السالبة فتمنعها من االقتراب من الحد
الفاصللة بين البلورتين ماتفسيره؟
حاجز الجهد هذا ابسط تعريف له كان هناك مغناطيسين متشابهين بالقرب
من بعضهما فيحدث تنافر فتخيل ان هناك مجال سالب يتنافر مع االلكترونات
التى تحاول االقتراب وعبور المنطقة الفاصلة فيمنعها وكذلك هناك مجال
كهربى موجب من الجهة االخرى يتنافر مع الفجوات التى تحاول العبور
ويمنعها من العبور الى البلورة السالبة
هذا الجهد الحاجز تكون قيمته من 0.7 : 0.6للسليكون ومن 0.4: 0.3
للجيرمانيوم
وعليه سيكون الدايود عبارة عن مفتاح كهربى اليعمل اال تحت جهد كهربى
اكثر من ( 0.7لنتفق على هذا الرقم )
ولنقول اليس كل جهاز كهربى يعمل عند جهد معين مثال 6فولت او 24
فولت او 110فولت او 240فولت
اذن اعتبر الدايود جهاز كهربى يعمل عند جهد 0.7
مثال توضيحى
الدايود يشبه فى عمله صمام ضغط الغاز او الهواء والموجود مثال فى الغسالة
االوتاماتيك فمن خالل مشاهدتك للغسالة تجد انها التعمل اال اذا وصل مستوى الماء
فيها الى مستوى معين( مثال 0.6ضغط جوى)
هكذا عمل الدايود فى حالة التوصيل الصحيح لقطبيته مع البطارية اليسمح للدائرة
بالعمل اال اذا كان الفولت المسلط عليه 0.6او اكثر فيستهلك فقط 0.6من جهد
البطارية والباقى يمرره وتكون مقاومته تقريبا = صفر فيمر التيار فيضيئ المصباح
ماذا يحدث لو قمت بتوصيل جهد معاكس لقطبية الدايود؟
فى حالة التوصيل العكسى تزيد المقاومة الداخلية للدايود التساع الفجوة او المنطقة
العازلة فالتستطيع البطارية التغلب على تلك المقاومة وبالتالى يكون التيار = صفر
والتفسير الفزيائى هو :
ستتسع الفجوة بين البلورتين اى ستتسع منطقة الحاجز النجذاب االلكترونات نحو
القطب الموجب للبطارية والفجوات نحو القطب السالب وهذا مايسمى باالنحياز
العكسى وسيصبح الدايود عازل تماما واليمرر اى تيار كهربى
ومن هنا نستنتج انه كلما زاد الجهد المعاكس لقطبية الدايود زادت المقاومة
الداخلية له
هنا سؤال :مالفرق بين السلك العادى والدايود من ناحية نوعية التيار المار بكل
منهما؟
مسببات التيار فى الدايود هما نوعين االلكترونات والفجوات ولنسمها ايونات سالبة
وايونات موجبة
اما فى السلك العادى فمسبب التيار الكترونات فقط
السلك العادى يمرر كل اانواع التيار سواء موجب او سالب ( الكترونات او فجوات)
الدايود اليمرر سوى فقط التيار المتوافق مع قطبيته فمثال لو كان التيار السالب
داخل الى القطب السالب للدايود( البلورة السالبة) سيمر التيار..اما اذا كان التيار
الموجب داخل من ناحية البلورة السالبة فلن يمر
لنرى مايحدث داخل الدايود فى الثالث حاالت
– 1بدون مصدر جهد خارجى
-2عليه جهد انحياز امامى ( متوافق مع قطبيته)
-3عليه جهد انحياز عكسى ( غير متوافق مع قطبيته )
-1فى الحالة االولى ينشا حاجز جهد بين البلورتين
-2فى الحالة الثانية تندفع االلكترونات من القطب السالب
للبطارية نحو البلورة السالبة فتدفع الكتروناتها امامها
باتجاه الفاصل فتعمل على تضييق المنطقة الحاجزة
الى ان تنتهى تماما فى البلورة السالبة وكذلك تفعل
ايونات البطارية الموجبة مع الفجوات الى ان تنتهى
منطقة العزل فى البلورة الموجبة ايضا وبهذا يسلك
الدايود سلوك سلك عادى
-3الحالة الثالثة :يحدث العكس فعند عكس البطارية
ومخالفتها القطاب الدايود تنجذب الفجوات نحو القطب
السالب للبطارية وكذلك تفعل االلكترونات وتنجذب نحو القطب الموجب مما يوسع
المنطقة العازلة وكان كل بلورة قد افرغت من الفجوات وااللكترونات وتحول الدايود الى
مادة عازلة
العالقة بين التيار والجهد على الدايود
دراسة العالقة بين الجهد والتيار فى الدايود فى حالة
االنحياز االمامى واالنحياز العكسى
هذا المنحنى يبين العالقة بين الجهد والتيار فى الدايود وكما تالحظ هى عالقة خطية
تقريبا اى بزيادة الجهد يزيد التيار
وتحسب قيمة مقاومة الدايود بقانون اوم
فعند
تجد الجهد 1فولت والتيار 5مللى امبير ): (A
النقطة
(1 volt/5mA = 200 ohms).المقاومة =
:Bوعند النقطة
تجد ان الجهد = 3فولت والتيار= 50مللى امبير
وهنا المقاومة = 60 = 3/0.05اوم ....اى ان المقاومة الداخلية للدايود نقصت
بزيادة التيار
الحظ شيئ مهم على المنحنى عندما زاد الجهد من 3 : 1زاد التيار من 50 : 5مللى
امبير وكان التيار تضاعف عشر مرات
وان عند زيادة الجهد لنفس القيمة المقاومة تقل من 200اوم الى 60اوم
وعليه نستنتج شيئ مهم جدا عن صفات الدايود انه عند االنحياز
االمامى للدايود :
فان منطقة الحاجز تقل ومقاومتها للتيار تقل بزيادة الجهد المسلط
على الدايود
ومن ناحية اخرى عند التوصيل العكسى للدايود فان تيار قليل جدا
يكاد اليحس يكون موجود بين الوصلتين
Cفعند النقطة
مثال تجد الجهد 80فولت والتيار حوالى 100ميكرو امبير وهنا
المقاومة = 80كيلو اوم
ومن هنا نجد ان الدايود عند االنحياز العكسى يكون كانه مقاومة
كبيرة جدا تعمل على عدم مرور التيار ولذلك يستخدم الدايود فى
توحيد او تقويم التيار المتردد النه يمرر التيار فى اتجاه واحد
ماذا يحدث عند امرار اشارة مترددة على دائرة بسيطة بها دايود؟
-1القطب الموجب للدايود مواجه لمصدر التيار :يمر النصف الموجب من
االشارة فقط
القطب السالب للدايود مواجه لمصدر التيار
عند عكس الدايود اى نجعل قطبه السالب مواجه لمصدر االشارة
(الجهد الكهربى)
يمرر الدايود فقط النصف السالب من االشارة كما هو واضح فى الصور
ملحوظة مهمة :
لو زودنا التردد الى 50هرتز فلن
ترى المصباح يضيئ وينطفئ الن ذلك
يحدث بسرعة عالية جدا ففى موجة
واحدة
ينطفئ المصابح مرتين اذن فى
خمسين
موجة سوف ينطفئ 100مرة فى
الثانية
ويضيئ ايضا 100مرة فى الثانية
الليد (الدايود المشع ) :نوع من انواع الدايود ولكنه مضيئ ويجد منه عدة انواع
مختلفة االلوان واالحجام وعليه مختلفة الجهد والتيار
يهمنى هنا حكاية ينساها البعض كثيرا وتسبب احتراق الليد وخصوصا عندما ينفذ
الطالب التمارين على الحقيبة فيخطئ احدهم ويقوم بتوصيل الليد على فولت اعلى مما
تتحمله فيحترق
التوصيل الصحيح لليد يجب وضع مقاومة حماية معه على التوالى دائما تحميه من
التوصيل الخاطئ الذى يسبب مرور تيار اكثر مما يتحمله الليد وقيمة المقاومة هذه اما
100اوم او 220اوم او 390او 470اوم او 680اوم او اكثر على حسب الجهد
المسلط على الدائرة
وعموما المقاومة 470مناسبة للعمل عند 9فولت كما هو حال معظم الدوائر التى
نعمل عليها
ولحساب قيمة المقاومة التى يجب وضعها على التوالى مع الليد لحمايتها
نستخدم قانون اوم :
R = (VS - VL) / I
:VLهو جهد الليد
( عامة بيكون 2فولت اال اللون
االبيض واالزرق يكون 4فولت)
: Iهو تيار الليد ويكون من 10
الى 20مللى امبير
For example
If the supply voltage
VS = 9V,
and you have a red LED (VL = 2V),
requiring a current I = 20mA = 0.020A,
R = (9V - 2V) / 0.02A = 350
,
غير موجوده فى السوق350 اوم الن390 = اذن نختار مقاومة قيمتها
اذا قمت بتوصيل اكثر من ليد على التوالى وهو المفضل عندما يكون جهد المصدر يسمح
بذلك فهو افضل عن التوازى النه يطيل فى عمر البطارية الن التيار المار فيهم واحد
والذى يكفى لتشغيل ليد واحد يكفيهم جميعا
كيف نحسب مقاومة الحماية لهم؟
بالفرض ان مصدر الجهد بطارية 9فولت وعندنا ثالث ليدات قيمة جهدهم 6فولت
اذن الجهد الواقع على المقاومة = 3 = 6 – 9فولت
وبالفرض ان التيار = 20مللى
المقاومة = 150 = 3/0.02اوم
نختار 220الن 150غير موجوده
لو اضطررت الى توصيل الليد على التوازى فضع مع كل ليد مقاومة خاصة به وال تضع
مقاومة واحدة لكل المجموعة
جدول المواصفات لليدات
توصيل الليد
الدخل والخرج للدائرة الكهربية:
تعودنا فى دراستنا السابقة على العمل داخل الدوائر المغلقة البسيطة اى بمدخل مثل
بطارية او
مصدر جهد متغير مثل 240فولت مثال
فى الدوائر االلكترونية سوف يقابلنا مايسمى جهد الدخل
او اشارة الدخل وجهد الخرج او اشارة
الخرج او تيار الخرج فما هو الفرق بين الحالتين؟
فى دائرة الليد السابقة تسمى البطارية جهد الدخل
اى الجهد الذى يغذى الدائرة ويتحكم فى التيار
المار فيها فاذا اردنا اضافة بطارية ثانية على
التوالى فسيتغير الجهد او جهد الدخل الى قيمة
اعلى او اسفل على حسب قيمة البطارية الجديدة
الحظ الشكل الجديد للدائرة السابقة ولكن برفع
الشكل التقليدى للبطارية ووضع شكل اخر يمثلها
ايضا
ولكن كنقطتين موجبة وسالبالحظ اننا لم نغير
شئ فى الدائرة وانما قمنا بازالة الشكل التقليدى ووضع نقطتين احدهما تمثل 9فولت
القطب الموجب واالخرى تمثل صفر اى القطب السالب
وممكن ايضا وضع االرضى ليمثل القطب السالب هكذا وهو اسهل فى التعامل مع
الدوائر االلكترونية
هذا بالنسبة للدخل ماذا عن خرج الدائرة؟
الخرج بالنسة لهذه الدائرة المقصود به الحمل ويمثل الحمل هنا الليد والمقاومة الن كل منهما
يستهلك
جزء من قدرة الدائرة اى يمر به تيار كهربى وواقع عليه جهد
ماذا نفعل اذا اردنا اضافة حمل اخرعلى الدائرة ؟
مثال اذا اردنا تشغيل جرس ( 3فولت ) مثال او محرك صغيرعلى تلك الدائرة؟
هل نضيفه على التوازى مع المقاومة او الليد ؟ ام على التوالى فى الدائرة ؟
نضيفه على التوالى اذا كان يتحمل التيار المار فى الدائرة ونالحظ هل يعمل ام ال الن احتمال ان
الجهد الواقع عليه لن يكون كافيا لتشغيله وعليه يجب تقليل المقاومة 470الى قيمة ترفع
الجهد
على الجرس الى 3فولت كما فى الصورة
دخول اشارة مترددة مع بطارية كمصدر جهد
يمثل دخول اشارة مترددة على بطارية كانك ربطت بطارية اخرى على التوالى مع البطارية
االصلية ولكن ليس ربط بطاريات تقليدى بمعنى الموجب مع السالب ولكن ربط ترددى اى مره
موجب واخرى سالب اى فى النصف الموجب للموجة ستضيف جهد البطارية المتردد الى
البطارية االصلية وفى النصف السالب ستطرجه منها واللتوضيح اكثر
لنفرض انه عندنا بطارتين 9فولت و 3فولت فعند توصيلهما على التوالى اما تجمع الجهد او
تطرح الجهد حسب نوع التركيب كما فى الصورة فعندما يكون القطبان مختلفان موجهان
لبعضهما نجمع الجهد وعندما يكونان متشابهان نظرح الجهد
محصلة الجهد = 6 =3-9فولت
محصلة الجهد = 12 = 3 + 9فولت
يمثل دخول اشارة مترددة على بطارية 9فولت كانك ربطت بطارية اخرى على التوالى مع
البطارية االصلية ( فولت) 9
وكما راينا انه عندما كانت الطبارية 3فولت جهد مستمر كنا نطرح او نجمع على حسب
نوع الربط
كذلك سنفعل نفس الشئ مع البطارية المترددة (اعتبرتها بطارية للتسهيل)
فبدال ماكنا نجمع قيمة ثابتة 3فولت سنجمع قيمة مترددة بين الصفر واعلى قيمة فى
منحنى البطارية ولنفرض انها 3فولت ايضا
وعندما تغير البطارية قطبيتها نظرا النها مترددة اى متغيرة القيمة واالتجاه سنطرح من 9
فولت قيمة تتغير من الصفر الى 3فولت
فى الشكل تمثيل لالشارة المترددة
وحدها
ملحوظة مهمة :القيم التى يعطيها لك البرنامج
للجهد او االشارة المترددة هى قيم قراءة
االفوميتر وعندما تظهر تلك القيم المترددة على
شاشة العرض ستظهر لك على هيئة منحنى دالة
جيبية اعلى نقطة فيها ليست قراءة االفوميتر
وانما = قراءة االفوميتر *1.4
هنا الجهد يتغير من 9فولت الى 12ثم ينزل
الى 9مرة اخرى ثم ينزل الى 6فولت ثم
يصعد الى 9فولت مرة اخرى
كانه دالة جيبية قيمتها 3فولت تتحرك حول
محور افقى لها قيمته 9فولت بدال من المحور
االفقى العادى الذى قيمته صفر
ملحوظة مهمة جدا
االشارة المترددة عند قياسها على االفوميتر فان االفوميتر لن يستطيع اعطائك قراءة
تتغير على منحنى دالة جيبية اى تتغير مع الزمن من صفر الى اعلى قيمة على المنحنى
ثم تهبط الى الصفر مرة اخرى ثم الى السالب وهكذا وعليه اذا اردت منه قراءة فلن
تستقر عينك على قراءة تتغير بسرعة كبيرة مثال 50ذبذبة فى الثانية
وعليه فهو يعطيك قراءة متوسطة بواسطتها تسطيع رسم الدالة الجيبية لمنحنى الدالة
تلك القراءة يسمونها متوسط الجذر التربيعى لمنحنى الدالة R.M.S
حيث اعلى نقطة فى منحنى الدالة = 1.4* R.M.S
وللتبسيط عندما يعطيك االفوميتر قراءة 3فولت عند قيامك بقياس مصدر جهد متردد
فهذا معناه انها قراءة متوسطة للمنحنى واذا اردت رسم المنحنى فان اعلى نقطة فيه
ستكون = 4.2= 1.4 *3فولت
ملحوظة مهمة
لو عندك باور سبالى 12فولت متردد قبل قنطرة التوحيد
قم بقياس الجهد المستمر الناتج بعد قنطرة التوحيد
ستجد القراءة على االفوميتر = 14.6
ستتعجب من اين تلك الزيادة
ببساطة 12فولت ( افوميتر) = 16.8 = 1.4* 12فولت على المنحنى
اطرح منهم الجهود المستهلكة على اتنين دايود قنطرة التوحيد =1.2 = 0.6+0.6
فولت
اذن الجهد الخارج من القنطرة = 15.6 = 1.2- 16.8فولت
من هنا نستنتج ان قراءة االفوميتر للجهد المتردد ليست قراءة قيمة الجهد الفعلية
ولكنها قيمة تقريبية يسمونها متوسط الجذر التربيعى للدالة الجيبية
فمثال لو وضعت االفوميتر على البالك فى الورشة يعطيك قراءة 240فولت
رسم يبين ظهور الجهد المتردد 240فولت عند محور راسى 240فولت واخر عند محور راسى
360فولت لبيان ان قيمة اعلى نقطة فى المنحنى لن تظهر عند 240فولت
الموجة ناقصة
الموجة كاملة
مقدمة عن الترانزستور
راينا عند دراسة الدايود انه بوضع بلورتين مختلفتين بجانب بعضهما فسينتج لنا
وصلة ثنائية ذات خواص جديدة تختلف عن صفاتها عن اى وصلة مكونة من بلورتين
من معدنين موصلين كالنحاس وااللومنيوم مثال
فبوضع قطعة من النحاس بجوار اخرى من االلومنيوم فى دائرة لن تحدثان بالتصاقهما
اى تغير فى تيار الدائرة من حيث المرور فالتيار سيمر فيهما بطريقة عادية كما لو
كانت كل واحدة بمفردها فى الدائرة
اما الوصلة المكونة من بلورة موجبة واخرى سالبة والتى تمثل الدايود فقد مكنتنا من
التحكم فى مرور التيار او عدجم مروره ومكنتنا ايضا من التحكم فى شكل االشارة
المترددة من الدايود بتوحيدها اما على نصف سالب او نصف موجب
هذا حدث فى الدايود الختالف نوع البلورة ونشوء حاجز الجهد 0.6فولت كما نعرف
ماذا لو جانا ببلورتين متشابهتين ولصقناهما بجوار بعضهما ؟
هل يحدث بينهما كما حدث بين بلورتين مختلفين؟
بالتأكيد لن تتحرك االلكترونات او الفجوات من بلورة الى اخرى وعليه لن يكون هناك
حاجز جهد او منطقة عازلة بينهما كما فى الشكل النهما متشابهان
لنفترض انك قمت بوضع البلورتين المتشابهتين فى دائرة فما هو سلوكهما داخل الدائرة
لن يكون لهما اى تاثير فى مرور التيار وسيكونان كانهما قطعة من االلمنيوم ملتصقة
باخرى من النحاس اى كاى معدن موصل للكهرباء
ماذا يحدث لو وضعنا بينهما
بلورة مخالفة لهما فى
القطبية؟
سينشأ بين كل بلورتين منطقة عازلة او حاجز جهد وهذا ماساوضحه الحقا
فكرة الترانزستور:
كما نعلم ان الترانزستور عبارة
ثالث بلورات القاعدة فى الوسط بينها
وبين المشع حاجز جهد مقادره 0.6
فولت وبينها وبين المجمع حاجز جهد مقداره 0.6فولت ايضا
هذا عند وجود الترانزستور خارج الدائرة
فاذا ماادخلت الترانزستور فى دائرة والن قطبية المجمع والمشع متشابهة فقد اصبح
تلقائى ان
احدهما متصل اتصال عكسى او مخالف لقطبيته
مع البطارية وعلى هذا اصبح احدهما مع القاعدة
فى انحياز عكسى واالخر فى انحياز امامى
وعليه فقد حدث زيادة فى مساحة المنطقة العازلة
وبالتالى زادت المقاومة الى درجة كبيرة تجعلها
تمنع مرور التيار بين المجمع والمشع
مثال توضيحى لفكرة عمل الترانزستور وكيفية تحكمه فى
التيار المار فى الدائرة
عندنا دائرة بسيطة تتكون من بطارية ومصباح ومفتاح ساحاول استبدال
المفتاح اليدوى باخر اوتوماتيك
اى مفتاح يتحكم فى تشغيله جزء اخر كهربى والجزء االخر هنا هو ملف
الريالى وكما نعلم فان عند وصول تيار كهربى الى ملف الريالى ينشأ مجال
مغناطيسى يجذب اطراف المفتاح ويمر التيار فى الدائرة
لتغذية الريالى بجهد مناسب اما اضع له بطارية خاصة به او اجعله يعمل على نفس
بطارية الدائرة
بنفس المنطق ساضع ترانزستور بدل الريالى وارى كيف يتحكم فى مرور التيار بين
طرفيه المجمع والمشع
عند وضع الترانزستور بدون توصيل اى مصدر جهد الى قاعدته وهى بمثابة عنصر
التحكم الذى يعطى الترانزستور اشارة البدء بالتوصيل
لن يمر تيار بين المجمع والمشع بالضبط كما كان يحدث عند عدم تغذية ملف الريالى
اليمر تيار نتيجة لعدم تالمس اطراف المفتاح
هنا نقف وقفة ونقارن بين الترانزستور والريالى
فمثلما يحتاج الريالى الى جهد خاص به ( 3فولت) كذلك تحتاج قاعدة الترانزستور الى
جهد خاص بها لكى تعمل
ولكن اين ساضع الجهد ؟
لنرجع قليال الى الشكل الدايودى للترانزستور
تمثل وصلة القاعدة والمشع دايود هذا الدايود يمثل الملف للريالى اى ان الترانزستور
لن يعمل اال اذا وصنا جهد صحيح للدايود (مشع /قاعدة)
ومامعنى صحيح ؟ هل فى القيمة فقط ؟
ال طبعا فى القيمة والقطبية بحيث يكون توصيل امامى اى يمر تيار بين القاعدة والمشع
اوال فيندفع تيار بين المجمع والمشع ولكن هذا االندفاع ليس عشوائى وانما يتحكم فيه
تيار القاعدة وهنا ياتى االختالف بين الترانزستور والريالى
فالريالى يمرر كل التيار المار على اطراف مفتاحه والعالقه له بقيمته
اما الترانزستور فيتحكم فى كمية هذا التيار المار بين اطرافه ( المجمع والمشع)
وبصورة بسيطة الترانزستورهو صمام يتحكم فى مرور التيار الرئيسى فى الدائرة عن
طريق تيار صغير اخريمرفى قاعدته (تيار القاعدة)
هنا سؤال هل الترانزستور هو مجرد متحكم فى سريان التيار فى دائرة المجمع
والمشع عن طريق القاعدة؟
نعم وهو االساس الذى بنى عليه عمل الترانزستور
فاذا اردت ان يعمل الترانزستور فابحث عن تغذية مناسبة لقاعدته
هنا تيار القاعدة مرتبط بجهدها وكلما زاد جهد االنحياز ( 0.7فولت) زاد التيار فى
دائرتها وبالتالى يزيد تيار المجمع الننا قلنا من قبل ان الترانزستور مثل صمام يعمل
بالتيار فكلما زاد تيار الكهربى فتح الصمام اكثر
الصورة على اليمين لم يصل جهد القاعدة الى الجهد المطلوب لكى تعمل فهو اقل من
0.7فولت
والصورة على اليسار وصل جهدها الى 0.7فولت وهو كافى لتشغيلها
هذه الدائرة هى االساس فى فهم فكرة عمل الترانزستور
فالدائرة عبارة عن دائرة مجمع ومشع يتحكم الترانزستور فى سير التيار المار فيها
عن طريق القاعدة
وتسمى تلك الدائرة بالدائرة الخارجية للترانزستور والتى نضع عليها االحمال سواء
الليد او مقاومة او اى حمل اخر كترانزستور اخر والحمل يوضع على المجمع او المشع
واين الدائرة الداخلية؟ اى اين الدخل للترانزستور؟
الدخل دائما يدخل عن طريق دائرة القاعدة /المشع
ولماذا نسميه دخل؟
الن الجهد الداخل للقاعدة هو الذى سوف يتحكم فى كمية التيار المار فى القاعدة
وبالتالى فى الدائرة االساسية والتى اطلقنا عليهاالدائرة الخارجية او الخرج كما فى
الصورة
كيف يتحكم هذا الجهد الداخل والمطبق على القاعدة فى عمل الترانزستور؟
الترانزستور على الحالة التى هو عليها بدون تغذية على قاعدته لن يسمح بمرور
تيار خالله بين المجمع والمشع لوجود مقاومة داخلية كبيرة جدا نشات اوال من
وجود منطقتين عازلتين احداهما صغيرة بين القاعدة والمشع والثانية كبيرة جدا
بين القاعدة والمجمع نتيجة للتوصيل العكسى للدايود المتمثل فى قاعدة /مجمع
اذن ماهو الحل؟
الحل ان نحاول كسر الحاجز االول بين القاعدة والمشع والمتمثل بجهد 0.7
فولت بتسليط بطارية 0.7فولت بينهما
فاذا ماكسرناه سمحنا لاللكترونات فى المشع بالوقوع فى القاعدة فيخطفها
المجال الكهربى القوى الناشئ بين المجمع والمشع نتيجة لوجود البطارية
اذن القاعدة تحتاج مصدر جهد بينها وبين المشع وبشرط يكون متوافق مع
اشارتها
ترى من اين ناتى بالكهرباء التى تغذى القاعدة؟
..انظر اليها ..اليس الترانزستور من نوع س م س ؟
اذن نحتاج تغذية موجبة لها باى طريقة
نبدا اوال بوضع بطارية قيمتها اعلى من 0.7فولت مع جعل القاعدة ناحية القطب
الموجب
نالحظ اضاءة الليد دليل مرور التيار الكهربى وعمل الترانزستور
هل البطارية الصغيرة هى السبيل الوحيد لتغذية القاعدة؟
طالما عندنا مصدر جهد متمثل فى البطارية االصلية لماذا ناتى ببطارية اخرى؟
نلغى البطارية الصغيرة ونربط طرف القاعدة بجهد موجب يناسبها
بالضبط كما فى مثال السدادة التى تسد بين خزان
المجمع والمشع سنجعل الماء الذى ياتى للضغط عليها
من خزان المجمع نفسه وكانها تغذية ذاتية
وهنا امامنا عدة نقط فى الدائرة للربط القاعدة
اوال :نربطها بالمشع
ماذا يحدث لو ربطنا القاعدة مع المشع ؟
هل يعمل الترانزستور؟
نجرب ونربطها فى المشع فلن تعمل الن المفروض انها
والمشع عبارة عن دايود وقد قمت انت بعمل شورت على
الدايود (قاعدة /مشع) واصبح جهد االنحياز الواقع
عليه = صفر كما فى الصورة
نلغى البطارية الصغيرة ونربط
طرف القاعدة بجهد موجب
يناسبها
بالضبط كما فى مثال السدادة التى
تسد بين خزان المجمع والمشع
سنجعل الماء الذى ياتى للضغط
عليها من خزان المجمع نفسه
وكانها تغذية ذاتية
وهنا امامنا عدة نقط فى الدائرة
لربط القاعدة
اوال :نربطها بالمشع
ماذا يحدث لو ربطنا القاعدة مع المشع ؟
هل يعمل الترانزستور؟
نجرب ونربطها فى المشع فلن تعمل الن المفروض انها والمشع عبارة
عن دايود وقد قمت انت بعمل شورت على
الدايود (قاعدة /مشع) واصبح جهد االنحياز الواقع عليه = صفر
كما فى الصورة
ثانيا :نربطها بالمجمع
نربطها فى المجمع وقطبية المجمع
مناسبة للقاعدة النها قادمة من
القطب الموجب للبطارية بعد ان
مرت على المقاومة والليد
ثالثا :نربطها مباشرة بقطب البطارية
ماذا حدث؟
لقد انفجر الليد..بسبب ان التيار الداخل الى القاعدة اكثر مما يتحمله الترانزستور نتيجة الرتفاع
الجهد عليها وعدم وضع مقاومة بينها
وبين البطارية لتخفيض هذا التيار
اذن يجب وضع مقاومة بين القاعدة
والبطارية
كما فى الصورة
وتتوقف قيمة تلك المقاومة على جهد
البطارية
فاذا كان الجهد كبير نختار مقاومة حماية
كبيرة
وعموما اختيار قيمتها يؤثر على تيار القاعدة
من حيث قيمته وطالما تيار المجمع مرتبط
بتلك
القيمة فهنا البد من اختيار قيمة مضبوطة
لمقاومة
القاعدة ليس بهدف حماية الترانزستور فقط
ولكن من اجل تحديد عمل الترانزستور
كمفتاح او كمكبر وهذا سنتحدث عنه الحقا
هنا وضعنا مقاومة بين القاعدة والبطارية
لحماية الترانزستور
فالمقاومة تستهلك جزء من
جهد البطارية كما تعلمنا
اى انها تخفض الجهد الذى
يقع على قاعدة الترانزستور
ملحوظة مهمة جدا :
الحظ انه عندما تقوم بوضع سلك بين القاعدة والمشع فى
الصورة االخيرة كانك قمت بعمل شورت على البطارية ايضا
وليس فقط على وصلة القاعدة مشع وتذكر تلك الملحوظة جيدا
عندما تضع مكثف بين القاعدة والمشع فى دوائر مماثلة فيجب
وضع مقاومة على التوالى مع المكثف
الحظ فى الصورة شئ مهم اوى
ان البطارية تغذى دائرة القاعدة /مشعالتى تتكون من المقاومة 1كيلو مع 0.7فولت
( جهد الدايود قاعدة /مشع) بمعنى لو اردنا حساب تيار القاعدة=
=8.3/1000= 0.7/1000 83= 0.000083ميكرو امبير
وتيار المجمع اين دائرته؟
لف البطارية الناحية االخرى او ارجع
الى الوضع االصلى حتى ترى البطارية
وهى على دائرة المجمع مشع بصورة
اوضح
الحظ هنا ان البطارية ايضا بالكامل على دائرة
المجمع مشع
التيار يخرج منها فينقسم بين القاعدة
والمجمع ويتجمع
ويكون تيار المشع الذى يعود الى البطارية
ويكمل الدائرة
كم تيار المجمع؟
تيار المجمع = (جهد البطارية – جهد الليد) /المقاومة
= 14 = 7/470مللى امبير
للمتخصصين (الكترونات) :اهملت الجهد الداخلى بين
المجمع والمشع الن الترانزستور يعمل فى منطقة
التشبع كمفتاح وبيكون
هذا الجهد تقريبا = صفر
فى الصورة العلوية كان االنحياز للقاعدة /مشع بواسطة بطارية منفصلة وفى الصورة
الثانية ازلنا البطارية وغذينا القاعدة من البطارية االساسية ..المهم ان يصلها جهد
انحياز مضبوط يجعلها تعمل مع المشع كدايود بانحياز امامى
الحظ وجود المقاومة 1كيلو على القاعدة لحمايتها النها التتحمل تيار كبير والناتج من
ربط البطارية مباشرة عليها وكذلك المقاومة 470اوم لحماية الليد
ماذا عن خط سير التيار فى الدائرة؟
يبدا التيار الخروج من البطارية وامامه فرعين فرع القاعدة وفرع المجمع
اليذهب الى المجمع الن الدائرة هناك مفتوحة بين المجمع والمشع واما دائرة المجمع/
قاعدة فاليمر تيار اساسا النهم ذو قطبية واحدة اى مربوطان على القطب الموجب
للبطارية
اذن التيار االساسى فى الدائرة تياران :
تيار يخرج من البطارية يتجه للمجمع ويريد العبور الى القاعدة ومنه الى المشع ومنه الى
القطب السالب للبطارية ..وهذا التيار اليستطيع عبور تلك المسافة لوجود فجوة كبيرة
او حاجز جهد كبير بين المجمع والمشع
التيار الثانى يخرج من البطارية ويذهب الى القاعدة ليكسر الحاجز بين القاعدة والمشع
ويدخل الى المشع ويعود الى البطارية..فى هذه اللحظة عند اول انكسار للحاجز بين
القاعدة والمشع تدخل الكترونات المشع الى القاعدة فيجذبها المجمع فيتسبب ذلك فى
سريان التيار بين المشع والمجمع مع مالحظة ان اتجاه االلكترونات فى اى دائرة تكون
عكس اتجاه سريان التيار
تفسير اخر لما يحدث داخل الترانزستور
دعنا نركز على حركة االلكترونات داخل الترانزستور
فعند توصيل جهد مضبوط للقاعدة مع المشع تنطلق االلكترونات من البطارية
باتجاه المشع فتدفع الكرتونات المشع امامها لتدخلها الى القاعدة فيتحد جزء
قليل من تلك االلكترونات مع الفجوات القليلة ( )0.01فى القاعدة مسببه تيار
القاعدة وباقى االلكترونات المزدحمة فى القاعدة يجذبها المجال الكهربى بين
المجمع والمشع والموجود بفعل وجود البطارية قتدخل تلك االلكرتونات الى
المجمع مسببة تيار المجمع
نالحظ ان الكرتونات المشع ولنسمها تيار المشع السالب للتسهيل انقسم الى
جزئين جزء دخل القاعدة عند اتحاده مع الفجوات وجزء انجذب الى المجمع اى
ان :
تيار المشع = تيار المجمع +تيار القاعدة
هنا سؤال :ماتاثير تيار القاعدة على تيار المجمع ؟
تيار القاعدة يعمل كالمحبس فى الصورة او الصمام الذى يتحكم فى كمية المياة
بين خزان المجمع والمشع فكلما زادت شدة تيار القاعدة ارتفع الصمام الى
اعلى وسمح بتمرير كمية كبير من الماء من المجمع الى المشع
سؤال:
هل تستمر تلك الزيادة فى تيار ( الكترونات) المشع بزيادة تيار
القاعدة؟
تستمر الزيادة الى ان تصل الى درجة يحدث هناك تزاحم شديد فى االلكترونات
الموجوده فى القاعدة نتيجة لضيق مساحتها وصغرها كثيرا عن مساحة المجمع
والمشع وذلك التزاحم يعمل مايشبه االختناق وتحاول الكترونات اخرى قادمة من
المشع الهبوط فى القاعدة فال تجد حيز لها وتعمل االلكترونات المزدحمة فى القاعدة
على تنافر الكترونات المشع وتمنعها
وهنا يصل الترانزستور الى حالة يسمونها حالة التشبع اى التحدث زيادة فى تيار
المجمع عند زيادة تيار القاعدة ومع استمرار تيار القاعدة فى الزيادة يمكن ان
يحترق الترانزستور
المحصلة :
يجب توصيل المشع والقاعدة الى قطبية مشابهة لقطبيتهما ( انحياز امامى اى
نعاملهم كانهم دايود) وبالتالى ستجد تلقائى ان المجمع موصول بالقطب المخالف
لقطبية المشع وحيث انه مشابه لقطبية المشع فلتلقائى ستجده مخالف لقطبيته (
انحياز عكسى)
قياس جهد االنحياز للقاعدة فى الدائرة
الحظ انخفاض جهد االنحياز بين القاعدة والمشع عند وضع مقاومة 1
ميجا ليصل الى 0.66فولت مما يعطى تيار قاعدة ضعيف حوالى 8.3
ميكرو امبير ينتج تيار مجمع حوالى 2.55ملى اليكفى الضاءة الليد (
على اساس اهمال تيار القاعدة النه بالميكرو وهنا افترضنا تيار
المجمع = تيار المشع)
فى الصورة على اليسار خفضنا المقاومة الى حوالى 213كيلو اعطتنا
جهد انحياز كافى للقاعدة ( فولت)0.7
الحظ فى الصورة ان جهد انحياز القاعدة 716.21مللى فولت وفى
الصورة الثانية عنددما حركنا المؤشر الى اسفل لغاية 4فى المية
نقص جهد االنحياز الى 330مللى فولت اى 0.3فولت وهو غير
كافى لتشغيل القاعدة فانطفا الليد
صورة اخرى بعد وضع اجهزة اميتر وافوميتر والحظ القراءات
تيار المجمع = تقريبا تيار المشع
الحظ القراءات عندما يكون مقسم الجهد فى المنتصف
الحظ فى الصورة اسفل عندما انقصنا المقاومة بين القاعدة والمشع نقص تيار القاعدة وزاد التيار
المار فى المقاومة السفلى لمجزئ الجهد الن التيار ينقسم حسب قيم المقاومة كما قال كيرشوف
الحظ ايضا النسبة بين تيار المجمع وتيار القاعدة
ملحوظة مهمة جدا
عندما يعمل الترانزستور كمفتاح اى فى منطقة التشبع حيث اليرتبط تيار
المجمع مع تيار القاعدة بعالقة بيتا
وانما كل منهم يتغير على حسب دائرته اى على حسب العالقة بين المقاومة
والتيار داخل دائرته
والحظ ان دائرة المجمع منفصلة عن دائرة القاعدة فهما على التوازى مع
احتساب جهد القاعدة مشع ( ) 0.7
الحظ هنا مع ان تيار القاعدة قل كثيرا اال ان تيار المجمع ( نفسه
المشع) لم يتاثر تقريبا عن القراءة فى الصورة السابقة والحظ ان تيار
الفرع نفسه اصبح اقل من القراءة السابقة ( 109ميكرو ) وهذا يوضح انه
كلم اتجه المؤشر السفل زادت المقاومة فى الدائرة وقل التيار الذى
سيتوزع بين القاعدة والمقاومة السفلية
الحظ اسفل ان الليد قد انطفئ
تماما عندما حركنا المؤشر
السفل ووصلت
المقاومة الى 5كيلو
والحظ تيار القاعدة = صفر
الن جهد االنحياز لها اقل
من 0.6:0.7
ويكون الترانزستور فى
حالة قطع
الحظ هنا اننا رفعنا المؤشر الى اعلى فزاد تيار القاعدة زيادة كبيرة جدا ولم يتاثر
تيار المجمع كثيرا كما قلنا سابقا الن الترانزستور يعمل فى منطقة التشبع
والحظ ايضا ازدياد التيار الداخل الى دائرة القاعدة الى 439ميكرو
ترى ماتاثير مقاومة القاعدة 10كيلو على الدائرة وعلى تيار القاعدة؟
سنجرب ونخفضها الى 1كيلو ونرى مايحدث
نالحظ ازدياد التيار الداخل للدائرة وازدياد مضاعف لتيار القاعدة عن
القراءة السابقة
دليل تاثير مقاومة القاعدة تاثير واضح جدا عن اى مقاومة اخرى على
مجزئ الجهد
كيف يحدث التكبير فى الترانزستور؟
فى الصورة اعاله الحظ ان ليد القاعدة غير مضيئ والليدان االخران على المجمع والمشع مضيئان
ماذا تستنتج من ذلك؟
نستنتج ان تيار القاعدة صغير لدرجة تجعله غير كافى الضاءة الليد
من هنا نستنتج ان كمية قليلة او صغيرة من تيار القاعدة استطاعت ان تنتج لنا كمية كبيرة من التيار فى
دائرة المجمع مشع ..ومن هنا اتت فكرة التكبير وفى الواقع هى عملية تكبير غير مباشرة فتيار القاعدة لم
يكبر فى الواقع ولكن تاثيره هو الذى انتج لنا او فتح الباب امام تيار كبير فى دائرة المجمع
فحركة صغيرة فى الصمام الحاجز للماء اتاحت كمية كبيرة من الماء للعبور
معامل التكبير :هو حاصل قسمة تيار المجمع على تيار القاعدة ويختلف
من ترانزستور الى اخر وحتى نفس الترانزستور تجد بيتا له والمسماه
معامل التكبير تتراوح مثال بين 100و 500
تجربة تبين معامل التكبير الثنين ترانزستور
الدائرة تسمى دائرة دارلنجتون وهى عبارة عن اتنين ترانزستور على التوالى حيث
يدخل التيار الى الترانزستور االول ضعيف جدا حوالى 468نانو امبير اى =
0.000000468امبير
فيخرج من المشع بعد تكبيره ليصبح حوالى 52.35ميكرو امبير اى = 0.000052
امبير
ثم يدخل هذا التيار الى قاعدة الترانزستور الثانى ليخرج مكبر مرة اخرى = 7.99
مللى امبير
فتكون محصلة التكبير من الدخل الى ان يخرج للدائرة كلها = = 0.000468/ 7.99
17072مرة
وبعملية حسابية بسيطة ستجد ان هذا الرقم هو حاصل ضرب معامل التكبير
للترانزستور االول فى معامل التكبير للترانزستور الثانى
تجربة عملية لمالحظة هذا التكبير الهائل:
لكى نالحظ هذا الفرق الكبير بين تيار الدخل والخرج شيل المقاومة 10ميجا واجعل
عشرين طالب يمسكون ايديهم فى ايدى بعضهم اى مشبكة واجعل اولهم يمسك طرف
السلك الداخل لقاعدة الترانزستور االول واخرهم يمسك طرف البطارية الموجب اى
كانهك جميعا طرفى المقاومة 10ميجا اوم
ستجد ان الليد يضيئ بالرغم من ضعف التيار الخارج من جسم اخر طالب النه مر على
مقاومة اجسامهم مجتمعة فضعف جدا ودخل على قاعدة الترانزستور االول فكبره ثم
الى الثانى فكبره
ملحوظة:
هل يمكن تكبير هذا الرقم مرة ثانية بترانزستور ثالث ؟
نعم يمكن ذلك بشرط ان الترانزستور الجديد سوف يتحمل التيار الناتج وكذلك البطارية هل
بامكانها امداد الدائرة بالتيار المطلوب ؟
الن التكبير الياتى من داخل الترانزستور ولكن ياتى من مصدر التيار وهو البطارية فاذا لم
تكن البطارية ذات قدرة كافية فلن يكون هناك التكبير المطلوب
اما لو مصدر تيار مستمر اخر من دائرة تقويم مثال بنفس الشروط قيمكن حدوث هذا التكبير
بسهولة
وعموما الترانزستور مستحيل ان ياتى بتيار اكبر من تيار المصدر النه ليس مولد للتيار او
دينامو وانما يكتسب تياره من المصدر سواء بطارية او مصدر جهد مستمر اخر
سؤال:
هل فى كل االحوال تيار المجمع يتاثر بزيادة تيار القاعدة؟
كما قلت سابقا يظل هذا التاثر موجود الى ان يدخل الترانزستور الى حيز التشبع بمعنى انه
الى ترانزستور بزيادة تيار القاعدة تقل المقاومة الداخلية بين المجمع والمشع وبالتالى يزداد
تيار المجمع يستمرهذا التتابع فى الزيادة الى ان نصل الى نقطة تكون عندها المقاومة
الداخلية بين المجمع والمشع تقريبا صفر عندها يكون تيار المجمع فى اعلى قيمة له
واليكون هناك مجال للزيادة الن تيار القاعدة قد قضى على كل المقاومة الداخلية وهنا كان
الباب انفتح على اخره لدخول الطالب مثال الصف واليستطيع الطالب المرور اال من حيز
الباب فقط مهما كان االزدحام خارج الصف او كالشاى الذى وضعت فيه كمية كبيرة من
السكر حتى وصل الى حالة التشبع التى عندها اليستطيع قبول كمية اخرى فيرسى السكر فى
اسفل الكوب
عندما يدخل الترانزستور منطقة التشبع يعمل كانه مفتاح فقط
والنستطيع استخدامه للتكبير والن فكرة التكبير مأخوذة من ان
تيار المجمع يزيد بزيادة تيار القاعدة فقد وصل تيار المجمع الى
اقصى حد له واليزيد بعدها مهما كانت زاد تيار القاعدة
ولكى نفهم المقصود بالتكبير كما قلت سابقا انه عندما نسلط جهد
متردد على القاعدة المفروض ان يزيد او ينقص من تيار القاعدة
وعندما يحدث ذلك المفروض ان تحدث زيادة فى تيار المجمع فاذا
كان تيار المجمع وصل نهايته العظمى فاليوجد مجال لزيادته اال
اذا تراجع الترانزستور وخرج من منطقة التشبع ودخل منطقة
التشغيل او التكبير
كيف نتحكم فى الترانزستور لكى نجعله
يعمل كمكبر او كمفتاح؟
اوال :كمفتاح :وقد فسرناها سابقا وقلنا انه يعمل فى منطقة
التشبع
ثانيا كمكبر :نضبط الجهد بين
المجمع والمشع بحيث يكون تقريبا
= نصف جهد البطارية
وذلك بضبط المقاومات فى دائرة
الترانزستور بحيث تعطينا جهد بين
المجمع والمشع = نصف جهد
البطارية
كما هو واضح فى الصورة
اى نقوم بضبط مجزئ الجهد الى ان يعطينا حوالى 6فولت على المجمع ثم نقوم
بادخال االشارة المراد تكبيرها من التجربة واثناء ضبط مجزئ الجهد الحظ شئ مهم
جدا انه بزيادة تيار القاعدة
يقل الجهد بين المجمع والمشع وهذا يرجعنا كما قلنا سابقا ان الترانزستور عبارة
عن
مقاومة داخليه تزيد وتنقص بنقصان او زيادة تيار القاعدة
اى ان الترانزستور ممكن ان يطلق عليه مقاومة تيارية اى تتغير بتغير تيار القاعدة
بالضبط كما يطلق على المقاومة الضوئية النها تتغير بتغير الضوء المسلط عليها
صورة توضح عمل الترانزستور كمكبر حيث تدخل اشارة صغيرة عن طريق
القاعدة فتخرج من المجمع او المشع بنفس الشكل ولكن مكبره
وعموما كفكرة بسيطة عن حاالت عمل الترانزستور :
اى جهاز كهربى تكون حالته الكهربية اما يعمل او اليعمل اى حالة القطع او التوصيل
والن الترانزستور عنصر كهربى فهو لن يخرج عن تلك الحالتين
قطع .......................او توصيل
الجهد الذى يتحكم فى عمل الترانزستور هو الجهد بين المجمع والمشع Vce
فهو الذى يحدد حاالت الترانزستور
اوال :حالة القطع :حالة القطع للترانزستور معناها ان ليس هناك تيار بين المجمع والمشع وهذا
يحدث اذا كان جهد انحياز القاعدة اقل من المطلوب كما تعلمنا اى ان دائرة المجمع مشع مفتوحة
حالة التوصيل :
الترانزستور له خصوصية عن باقى العناصر االلكترونية او الكهربية فهو عند التوصيل يكون على
حالتين :
الحالة االولى :انه لم يعد يستطيع التحكم فى تيار المجمع اى ان تيار القاعدة فقد السيطرة على تيار
المجمع الن الترانزستور وصل اقصى قيمة لتياره بالضبط كانك فتحت المحبس الى نهايته والمحبس
هنا تيار القاعدة وهنا يكون الترانزستور يعمل كانه مفتاح عادى واليكبر وال يصغر ويكون فى حالة
تقريبا = صفر او اكبر قليال
تشبع والجهد بين المجمع والمشع Vce
الحالة الثانية :انه يوصل ويكبر ايضا بمعنى ان تيار المجمع يستجيب الى تغير فى تيار القاعدة
والحالة هذه تكون عندما يكون جهد المجمع /مشع بين قيمتين اكبر من الصفر بقليل واقل من جهد
البطارية اى بين القطع والتشبع
تحليل دائرة الترانزستور :
هذا تمثيل بسيط لدائرة الترانزستور حيث الفرع االيسر هو دائرةالقاعدة مشع والمكونة من المقاومة 10كيلو مع
وصلة القاعدة /مشع ممثلة بالدايود الذى يستهلك عليه جهد مقداره 0.6فولت ( او 0.7فولت )
يمثل جهد البطارية
Vcc
الفرع االخر المقاومة RLوالممثلة لمقاومة حمل المجمع المكونة من (مقاومة الليد +المقاومة 470اوم)
المقاومة المتغيرة Rceتمثل المقاومة الداخلية بين المجمع والمشع داخل الترانزستور نفسه وتعتمد قيمتها على
حسب شدة تيار القاعدة فهى على عالقة عكسية معه اذا زاد تيار القاعدة قلت واذ قل تيار القاعدة زادت بالضبط كانها
مقاومة ضوئية
االشكال المختلفة للبطارية على الترانزستور
الحظ ان االشكال االربعة للبطارية واحد والشئ الذى يجب معرفته ان جهد البطارية بالكامل على
دائرة المجمع /مشع..وايضا بالكامل على دائرة القاعدة مشع مع مجزئ الجهد
البطارية على يمين الترانزستور ..نحاول تحريكها على اليسار
ونحرك البطارية السفل مع سحب السلك المربوط على القطب الموجب السفل مثل الصورة
انواع االنحياز للقاعدة
تكلمنا عن حالتين وهو عندما وصلناها ببطارية منفصلة عن بطارية التغذية الرئيسية
والحالة الثانية عندما الغينا البطارية الصغيرة وربطنا القاعدة مباشرة مع البطارية
الرئيسية وتحديدا القطب الموجب على اساس ان الترانزستور من نوع س م س
الحالة الثالثة بتغذيتها مباشرة من المجمع كما فى الصورة
الحالة الرابعة باستخدام مجزئ جهد يقسم جهد البطارية الى مقاومتين ولننظر للصورة
فى الصورة على اليسار الحظ ان مقاومة القاعدة مربوطة مباشرة على المجمع
ويسمى هذا انحياز اعادة التغذية او التغذية العكسية
فى الصورة االخرى قمنا بتوزيع جهد البطارية الى جزئين علوى وسفلى حيث كلما
اقترب مؤشر
مقسم الجهد الى االسفل قلت المقاومة السفلى وهى موصلة على التوازى مع دائرة
القاعدة
وبالتالى يزيد التيار فيها ويقل تيار القاعدة وبالتالى يقل تيار المجمع وتقل اضاءة
الليد
اما اذا تحرك المؤشر الى اعلى فتزيد المقاومة
السفلى وبالتالى يقل التيار الداخل اليها ويزيد
تيار القاعدة ويزيد تيار المجمع وبالتالى تزيد
اضاءة الليد
مااذا يحدث لو حركنا مؤشر مجزئ الجهد الى اسفل حتى نجعل قيمة المقاومة بين القاعدة
والمشع = صفر كما فى الصورة اليسرى وكانك وضعت شورت بينهما والحظ ايضا كانك
الحظ فى الصورة اليسرى ان الليد مطفى دليل عدم وجود تيار قاعدة الن التيار اتجه
بكامله ناحية السلك ولم يدخل القاعدة الن السلك بالنسبة له طريق سهل فترك القاعدة
واتجه للبطارية مباشرة من خالل السلك
فى الصورة الثانية تخيل ان المقاومة بين القاعدة كانت كبيرة لدرجة انها تمثل دائرة
مفتوحة بين القاعدة والمشع (خارجية) فالتيار سيجد طريق واحد فقط امامه للدخول الى
القاعدة وممكن ان ياخذ مجزئ الجهد صورة اخرى بوضع مقاومتين ثابتتين كما فى
الصورة
ومن هنا ندخل لفكرة المقاومة الضوئية وكيف تتحكم فى عمل الترانزستور
ليال او نهارا
وسندرس الحالتين عندما نضعها فى االعلى ومرة اخرى فى االسفل كما فى
الصورة
الصورة تبين وضع المقاومة بالنهار فى حالة تسليط الضوء عليها فقيمتها
400اوم ففى الصورة على اليمين لن يمر تيار الى القاعدة وبالتالى لن يضيئ
الليد وهذا الوضعية المضبوطة لها فى حالة التحكم فى اضاءة عدة مصابيح
نريدها ان تضيئ ليال فقط
فى الصورة على اليسار يمر تيار الى القاعدة فيضيئ الليد بسبب تيار المجمع
زهذا يحدث نهارا وعند الليل ينطفئ الليد وهذا وضع خاطئواالسالك والمكونات
واحد فى الدائرتين وقد قمت بتحريك سلك المقاومة 1كيلو البينه الن ظهور
مؤشر التحكم فى المقاومة الضوئية تغطى عليهمن هنا نالحظ ان المقاومة
الضوئية هى مقاومة متغيرة تتغير قيمتها بتغير كمية الضوء الواقع عليها
استخدام المقاومة الضوئية فى تشغيل ريالى عليه دائرة مكونة من عدة مصابيح 240فولت
جهد الريالى = 6فولت
مقاومة 10كيلو على القاعدة لحماية الترانزستور
مقاومة 10اخرى لتثبيت جهد انحياز القاعدة
مقاومة متغيرة 10كيلو بين البطارية والمقاومة الضوئية لضبط جهد المجمع الذى يغذى الريالى
على 6فولت
الترانزستور رقمه 2N2222
C945او
المقاومة الضوئية
الدائرة السابقة تعمل نهارا عند سقوط الضوء على المقاومة
الضوئية لو اردتها تعمل ليال
فقم بعكس الوضع مع تغيير المقاومة المتغيرة الى 50كيلو اوم
لكى تضبط جهد
الريالى على 6فولت
ملحوظة:
لو عندك مصدر جهد 6فولت
قم بازالة المقاومة المتغيرة
وهنا سيكون الجهد الواقع
على الريالى تقريبا
ماذا لو قمنا بوضع مكثف 100ميكرو مكان المقاومة
الضوئية فى الوضعين؟
بداية الشحن
اكتمال الشحن للمكثف
بينما الليد على اليمين يحاول ان يضيئ اضاءة خافتة تزيد مع الوقت شدة
اضاءته اال ان يستقر على اضاءة قوية عند اكتمال شحن المكثف النه عندما
يكتمل شحن المكثف اليمرر المكثف التيار المستمر وكان السلك قطع فيمر
التيار بالكامل فى القاعدة ويشتغل الترانزستور
مااذ لو اردنا عمل دائرة تاخير زمنى الطفاء الليد هل نستعمل المكثف كما
هو الوضع فى الدائرة على اليمين مع تعديل ام الصورة اليسرى؟
اكيد طبعا الصورة على اليمين هى من سنستخدمها الن الصورة اليسرى
وضع المكثف اليسمح بعمل الليد مرة اخر بعد انقطاع جهد البطارية
والفكرة هى اننا سنشحن المكثف وبعد شحنه سيكون هو المتحكم فى تغذية
القاعدة وكانه بطارية انحياز للقاعدة قيستمر فى امداد القاعدة بالتيار الى
ان يفرغ وكلما زدنا فى قيمة المكثف كلما طال وقت التفريغ وايضا نزيد فى
مقاومة القاعدة حتى تعطل تفريغ المكثف
دائرة التأخير الزمنى بواسطة المكثف
شكل منحنى الجهد اثناء شحن وتفريغ المكثف
شحن وتفريغ المكثف يدويا وبدون مقاومات النتاج اشارة
مستطيلة عن طريق غلق وفتح المفتاح
شكل االشارة الخارجة من على مجمع الترانزستور
الحظ هنا ان االشارة على القاعدة والمجمع اشارة مستمرة ولم يحدث لها اى تغيير مثل اشارة البطارية
تماما والحظ ان اضاءة الليد خافتة وقيمة جهد المجمع حوالى خمسة فولت دليل ان الترانزستور
اليعمل كمفتاح وانما يعمل فى منطقة التكبير وهو صالح للعمل كمكبر فى حالته هذه وقد قمت بضبط
مؤشر مجزئ الجهد حتى حصلت على تلك القيمة
ماذا يحدث لو ادخلنا اشارة مترددة الى القاعدة؟
هنا االشارة تخرج مكبرة بدون
تشويه اى كامله الننا اخترنا
جهد المجمع /مشع بحيث يكون
نصف جهد الطارية
دراسة عمل الترانزستور كمذبذب
لناخذ فكرة بسيطة اوال عن كيفية سماع الصوت من خالل السماعة فى الحقيبة االلكترونية
لكى تعمل السماعة وتصدر صوتا البد من وصول اشارة مترددة او متذبذبة اليها تمثل
الصوت والن الصوت فى االساس عبارة عن موجات تنتقل فى الهواء على هيئة تخلخالت فى
الضغط تصل الى طبلة االذن فتتحول الى اشارة عصبية يترجمها المخ ويفهمها
اذن لكى نسمع الصوت الواصل من السماعة البد ان يحدث تخلل فى الضغط على هيئة
موجات
من يقوم بذلك فى السماعة؟
الغشاء الرقيق يتحرك الى االمام والى الخلف فيحدث خلخلة فى الضغط على هيئة موجات
هذا الغشاء الرقيق مربوط من المنتصف الى قطعة معدنية هى عبارة عن ملف مغناطيسى
(مغناطيس كهربى ) حيث يكون امامه مغناطيس ثابت فى خلف السماعة وعند وصول اشارة
مترددة ينتج المغناطيس الكهربى مجال مغناطيسى متغير بينه وبين المغناطيس الثابت يعمل
على تحريك المغناطيس الكهربى الحر اماما او الى الخلف على حسب شدة التيار الواصل اليه
وعند حركته يتحرك معه غشاء السماعة المرن
لو ادخلنا الى السماعة تيار مستمر ماذا سنسمع؟
لن نسمع شئ الن المغناطيس الكهربى سيقف عند نقطة بينه وبين المغناطيس الثابت ولن
يتحرك وطالما لن يتحرك فلن يتحرك الغشاء الالصق فيه ولن يحدث اهتزازات فى الهواء
تصل الى اذننا
اذن مبدا عمل السماعة انها تعمل على التيار المتغير ولنسمه التيار المتذبذب
ولنسال انفسنا سؤال من اين ياتى للسماعة فى الحقيبة تيار متذبذب وهى تتغذى
على جهد البطارية؟
اذن البد ان يكون هناك اشارة خارجة من دائرة الترانزستور متذبذبة
كيف يتحول تيار البطارية من مستمر الى متذبذب (حدث يدويا عندما كنت اتحدث
عن دائرة التاخير الزمنى -شحن وتفريغ المكثف ) هذا ماتفعله دوائر مايسمى
بالمذبذب وهى دوائر كاملة اليقوم بها الترانزستور لوحده ولكن بمساعدة خارجية
وسناخذ مثال توضيحى على كيفية تحويل
الترانزستور الى مذبذب بواسطة مكثف :
هنا لدينا اتنين ترانزستور من نفس النوع
..اللدان هنا مضيئان بشكل طبيعى على
التيار المستمر للبطارية
ماذا يحدث لو قمنا بعمل تغذية عكسية
اى ناخذ جزء من تيار المجمع ونرجعه
الى قاعدة الترانزستور االخر
ويتم ذلك هنا عن طريق ربط مجمع
احدهما الى قاعدة االخر بمكثف لكل
منهما
هل يتغير شكل اضاءة الليد؟
لنرى فى الصورة اسفل
multivibrator
هذا النوع من المذبذبات يسمى المذبذب متعدد االهتزازات
الحظ ان الليد يضيئ ويطفئ وكلما صغرنا سعة المكثف كلما ذادت سرعة
االضاءة واالغالق بمعنى ان الليد يتذبذب بين االضاء واالغالق دليل
وصوله تيار متردد
من اين وصله التيار المتذبذب هذا؟
وصله من الترانزستور عندما تحول الى مذبذب اى يقفل ويفتح كمفتاح
والذى يجعله يفعل ذلك تاثير التغذية
العكسية الواصلة للمكثف فعند شحن احد المكثفين يؤثر على انحيازقاعدة
الترانزستور االخر فيغلقه
ثم يبدا فى التفريغ فيغذى فى نفس اللحظة قاعدة الترانزستور االخرفيمر
التيار فى المجمع ويضيئ الليد
التابع له بينما الليد االخر مطفى واثناء تفريغ المكثف االول يقوم الثانى
بالشحن فيؤثر على قاعدة الترانزستور الشغال ويغلقه وهكذا يتبادالن
الغلق والفتح ومن هنا نتج التيار المتذبذب او المتغير الذى يؤثر على
سماعة لو وضعت على مجمع احدهما ستسمع صوت طقطقة كان
الترانزستور اخرج
لنا من التيار المستمر تيار متقطع او متذبذب او متغير سمه ماشئت
ملحوظة :المكثف هنا عند شحنه يكون كانه بطارية تعطى القاعدة تغذية مخالفة لقطبيتها
فالمفروض ان جهد القاعدة موجب الن الترانزستور س م س والن قطب المكثف المتجه
للقاعدة سالب فهو يوقف عملها كاننا بالضبط ربطنا القاعدة الى بطارية سالبة
الحظ شكل اشارة الخرج على مجمع الترانزستوراصبحت مربعة وهى اصال تخرج من
البطارية خط مستقيم
الحظ اشارة الخروج من المجمع اشارة متذبذبة يمكن سماعها لو وضعنا سماعة على
المجمع سنسمع صوت طقطقة ولو صغرنا المكثف سنسمع صوت صفير مزعج
الشكل التقليدى لنفس الدائرة
ولو قمنا بتبديل الليد بمقاومة 1ك على دائرة المجمع وصغرنا المكثف الى 100نانو فاراد
سيتذبذب الترانزستورين بسرعة اعلى تكفى لسماع صوت من سماعة كما فى الصورة
الحظ اننا لم نغير شئ فى الدائرة وانما انا قمت بجعل وجهى الترانزستور مواجهين لبعض
فقط
وضع سماعة وسماع صوت طقطقة
تشغيل شاشة عرض على المشع مع مراعاة
االختيار الصحيح للمقاومات النى جربتها على
البرنامج فقط والبرنامج يعطى احتراق الشاشة
والترانزستور فيجب ان تجربها انت مع تفعيل
خاصية احتراق القطع فى البرنامج حتى
تستطيع اختيار القيم الصحيحة
وانا لم اقم بها لضيق الوقت واذا
احببت ان تجربها عملى ابدا بفولت
صغير 3فولت حتى اليحترق
عندك اى عنصر
هنا استخدمت شاشة عرض ثنائية
يجب مراعاة قيم المقاومات واختيارها بدقة حتى اليحترق الترانزستور او الشاشة الن
البرنامج يعطى انفجار مع الرسم فيجب عليك تشغيل خاصية االنفجار واختيار القيم
الصحيحة قبل التطبيق العملى
فى الصورة ستالحظ
التذبذب بين
الرقمين
رقم 2والرقم 6
ماذا عن االنواع االخرى من المذبذبات ؟
كالمذبذب المستخدم بترانزستور واحد هل يستطيع توليد تيار متذبذب لوحده؟
ام يحتاج مساعدة؟
ساشرح هنا ابسط دائرة لتحويل الترانزستور الى مذبذب وهى دائرة دقات الساعة المقررة
على الصف التاسع لنرى الدائرة ونشرحها
هل تتذكر الصورة التقليدية للترانزستور
عندما يعمل كمفتاح ؟
هنا تالحظ ان حمل دائرة المجمع عبارة عن الليد والمقاومة
التى تحميه
ووضعنا المقاومة 10كيلو على القاعدة لحماية الترانزستور الن
تيار القاعدة سوف يكون كبير بدون تلك المقاومة
سوف تقول ماوظيفة مجزئ الجهد ؟ اليس به مقاومة
تحمى القاعدة
والترانزستور؟
ساقول لك نعم ولكن لنفرض انك حركت المؤشر الى اعلى حتى
اصبحت المقاومة العلوية = صفر
اذن سيدخل التيار مباشرة من البطارية الى القاعدة بدون ان يقابل اىمقاومة تخفضه ولذلك
وضعنا المقاومة 10كيلو الحتمال ان يتحرك مجزئ الجهد الى اقل قيمة له من االعلى
لو ان جهد البطارية منخفض مثال 3فولت..هل نحتاج لحماية الترانزستور ؟
فى هذه الحالة الحاجة للمقاومة 10كيلو ونربط النقطة 48مباشرة فى القاعدة
نرجع االن الى بداية الشرح ونقول ماعالقة هذا الرسم بالمذبذب؟
سنقوم االن بتحويل تيار الترانزستور المستمر الى متردد اى متقطع او متذبذب
كيف يتم ذلك؟
سنغير حمل الدائرة بدال من الليد سنضع دائرة صغيرة تنتج لنا اشارة متردد صغيرة تدخل
على القاعدة فيكبرها الترانزستور وتظهر على المجمع فيعاد جزء منها ثانية الى القاعدة
وتكبر مرة اخرى الى ان تظهر كصوت طقطقة
انظر الصورة الفرق بينها وبين الصورة العلوية
سوى اننا بدلنا نوع الترانزستور وعكسنا قطبية
البطارية ووضعنا ملف ذو نقطة فى الوسط مع
مكثف لكى ينتح لنا اشارة يعاد تغذيتها الى
القاعدة لتكبر مرة اخرى
وهل هذه االشارة هى سبب تذبذب الترانزستور؟
نعم هى االساس فلترانزستور اليستطيع انتاج
اشارة متذبذة من تلقاء نفسه فهو يتغذى بتيار
مستمر ويخرجه تيار مستمر ايضا
فكما تذكر قلنا انه عبارة عن اتنين دايود
فهل رايت دايود يحول المستمر الى متردد عندما
يمر به التيار؟
ملخص عمل الترانزستور كمذبذب
فكرة عمل الترانزستور كمذبذب تاتى اساسا من دخول اشارة مترددة على قاعدة
الترانزستور لتكبر ثم يعود جزء منها مرة اخرى الى القاعدة بنفس الوجه واالتساع لتكبر
مرة اخرى وتظهر على المجمع وهكذا تستمر الدورة
oscillator, electronic (ŏs'əlā'tər), electronic circuit that
produces an output signal of a specific frequency. An
oscillator generally consists of an amplifier having part of
its output returned to the input by means of a feedback
loop; the necessary and sufficient condition for oscillation
is that the signal, in passing from input to output and
back to input via the feedback loop, arrive at the input
with no change in amplitude or phase.
االشارة المترددة الخارجة من اى ترانزستور اساسا هى اما ناتجة من تحكم المكثف فى غلق
وفتح الترانزستور وبالتالى تقطيع التيار المستمر كما فى حالة دائرة الضوء المتقطع
او ان هناك دائرة داخلية تنتج اشارة مترددة صغيرة يقوم الترانزستور بتكبيرها فقط لتظهر
على دائرته الخارجية وتلك الدائرة هى دائرة الرنين المكونة من مكثف وملفين بنقطة فى
الوسط كما فى مذبذب هارتلى او ملف ومكثفين بنقطة مشتركة او بطريقة عكس وجه
االشارة PHASE-SHIFT OSCILLATOR
او يمكن ان نستخدم ترانزستور عادى بحمل عادى ونحقنه من القاعدة باشارة مترددة
لتخرج من المجمع
ثم نعمل تغذية عكسية ايضا على القاعدة لتكبر تلك االشارة ويكون الترانزستور فى هذه
الحالة ليس بحاجة الشارة الحقن طالما تولدت داخله اشارة عن طريق اعادة التغذية
اى ان اشارة الحقن فائدتها فقط اشعال المذبذب وبعد اشعاله الحاجة للترانزستور بها
كسلف السيارة بالضبط
سؤال :فى دائرة الجرس ( مذبذب هارتلى ) هل يمكن استبدال المحول باخر يكون
ملفه االبتدائى بدون نقطة فى الوسط؟
يمكن ذلك ولكن مع تصميم اخر اما مع هذا التصميم اليمكن ذلك
هل يتذبذب الترانزستور بدون الملف الثانوى؟
نعم يتذبذب والملف الثانوى فقط لربط السماعة عليه حتى يعزل التيار المستمر عن
السماعة
ولو نزعنا اسالك السماعة ووضعنا ليد على المجمع سنالحظ اضاءة واطفاء الليد
بضوء متقطع دليل على وجود اشارة مترددة على مجمع الترانزستور
وجرب تنفيذ الصورة
ملحوظة مهمة جدا
البرنامج لن يعمل معك ولن يضيئ الليد
الن بيانات المحول مختلفة ولكن جرب
عملى وستعمل معك ويضيئ الليد
كما فى الصورة
اذا اردت ان تقلل من سرعة الطقطقة ضع مقاومة
100كيلو بين مجزئ الجهد والطرف السالب للبطارية
عند تحريك المؤشر يزداد التردد وتسمع صوت
صفير بدل الطقطقة
الدائرة التقليدية فى الكتاب
هذه الدائرة عبارة عن مذبذب يعمل على نظام تكبير االشارة المتولدة من
الضوضاء التى
تحدث فى دائرة الرنين ( المكثف 0.1مع ملف المحول) وتسمى رنين التوازى
حيث
تذهب تلك االشارة الضعيفة وتكبروتخرج على المجمع فتعاد مرة اخرى وتكبر
وهكذا الى ان تستقر تكبيرها وتظهر على هيئة صوت على السماعة
المكثف 0.047وظيفته حجز التيار المستمر
المصاحب لالشارة لعدم تكبيره
الدائرة على هذا الوضع تعمل صفير
واذا اردنا خروج صوت الكنارى نعمل
تقطيع بواسطة المكثف 100ميكرو
والمقاومة 1ك حيث يربطان بين
القاعدة والمشع
ملحوظة مهمة جدا :
لماذا النربط السماعة مباشرة على دائرة المجمع بدون الحاجة لمحول الصوت؟
وهل فائدة محول الصوت تكبير االشارة؟
محول الصوت يقوم بنفس عمل مكثف الربط
بمعنى انه يقوم بحجز التيار المستمر عن السماعة ويمنعه من الوصول اليها
الن لو التيار المستمر وصل اليها كما قلت سابقا لن تعمل بصورة صحيحة وقد تقف نهائى
كيف يحجز ملف المحول التيار المستمر كما يفعل المكثف؟
الملف االبتدائى للمحول اليمنع التيار من المرور خالله ويمر عادى ولكنه الينتقل مغناطيسيا اال
الملف الثانوى الن اساس عمل المحول الكهربى مبنى على اساس انتقال التيار المتردد فقط
بواسطة المجال المغناطيسى المتحرك والتيار المستمر تردده = صفر وهو الينتج مجال
مغناطيسى متحرك فعليه فهو الينتقل الى الملف الثانوى وبالتالى اليذهب الى السماعة معنى
ذلك ان المجال المغناطيسى المتولد فى ملف بواسطة تيار مستمر اذا قطع ملف اخر اليولد فيه
تيار كهربى وانما البد ان يكون المجال متحرك اى ناتج من تيار متغير او نحرك الملف نفسه كما
يحدث فى المولد الكهربى ولكن هذا اليحدث فى المحول الن ملفه ثابت
هل يمكن االستغناء عن هذا المحول؟
يمكن االستغناء عنه والربط المباشر على دائرة المجمع بشرط وضع مكثف مناسب اليؤثر على
خروج الصوت وهذا اليحدث فى كل الدوائر فهو الينفع فى دائرة الكنارى الن تذبذب
الترانزستور اساسا خارج بسبب دائرة الرنين التى اساسها الملف االبتدائى للمحول ولو ازلنا
المحول ووضعنا مكثف لن تعمل ولن يتذبذب الترانزستور
اذن نضع المكثف قبل السماعة مباشرة فى الدوائر التى تخرج اشارة متذبذبة بطريقة اخرى غير
المحول مثل المذبذب المتعدد مثال
ربط الترانزستورات على التوازى
كما فى دائرة OR GATE
نفس الدائرة ولكن جعلت الترانزستور االول مواجه للثانى ثم نقوم بتوصيل المجمع لنفس
البطارية فيصبح مشترك مع مجمع االخر ونقوم بازالة حمل المشع وتوصيله الى المشع
االخر فيصبح االتنين ترانزستور
الحظ ان كل تيار المجمع لكل
منهما 6.6مللى وسينقسم
بينهما الى 3.3مللى عندما
يربطان توازى
هنا تيار الحمل فى
للترانزستو
ر منفرد انقسم بين االتنين
فى دائرة التوازى كانهم
اتنين بطارية مربوطان
توازى يغذيان حمل بينهما
(الليد والمقاومة 9
تحليل سريع للدائرة :يربط الترانزستورات توازى عندما يوجد حمل اليستطيع
ترانزستور بمفرده تحمل تياره فيربط معه اخر كانهم بطاريتان توازى
فى الدائرة يضيئ الليد على اى منهما ولكن عند اغالق احدهما يتحمل االخر التيار
لوحده كما فى البطاريات
عند توصيل الترانزستور على التوازى يجب ان يكونا متشابهان فى كل شئ واى اختالف
فى المقاومات يسبب اختالف فى تيار الحمل
المقاومة 22كيلو هى مقاومة االنحياز للقاعدة وعند ازالتها من احد الترانزستورين
يتحمل هذا الترانزستور التيار كله بينما
الترانزستور الذى مازال عليه
المقاومة يقفل حتى لو غيرنا
فقط قيمة المقاومة 22
الى 30سيتغير قيم التيار كثيرا
جدا كما هو واضح فى الصورة
صفحة الخواص للترانزستور الذى نستخدمه فى الحقيبة
2SA933
الحظ ان معامل التكبير له من 580 :120
هنا اقصى جهد بين القاعدة والمجمع 50فولت
واقصى جهد بين المجمع والمشع 40فولت
وبين القاعدة والمشع 5فولت وعالمة السالب الن القاعدة سالبة
اقصى تيار للمجمع = 100مللى امبير
والقدرة على تبديد الطاقة على هيئة حرارة = 300مللى وات
الترانزستور االخر 2SC1740:
اقصى جهد مجمع قاعدة = 60فولت
اقصى جهد مجمع مشع = 50فولت
اقصى جهد قاعدة مشع = 7فولت
اقصى تيار مجمع = 0.15امبير
نسبة التكبير نفسها للترانزستور التانى
شاشة العرض الرقمى
كلنا يعلم ان الليد مثل الدايود له قطب موجب (انود) وقطب سالب ( كاثود)
السفن سيجمنت عبارة عن 7ليد مشتركين معا فى الكاثود كنقطة واحدة ( رقم 21
فى الحقيبة )
اما االنود فيتم توصيله مع القطب الموجب للبطارية على حسب رغبتنا فى ظهور
الرقم الذى نريده
فلو اردنا كتابة الرقم واحد مثال نصل القطب الموجب للبطارية مع النقطة التى
تضيئ اللدين اللذان يمثالن الرقم واحد
وهكذا باقى االرقام عبارة عن مجموعة من الليدات يتم اختيارهم على حسب رغبتنا
ملحوظة :
اذا قمت بشراء سفن سيجمنت ستجد ان بها عشر اطراف
سبع اطراف لليدات
طرف خاص باضاءة النقطة
طرفان مشتركان معا وهما :اما كاثود الليدات او انود الليدات
اى فى المحالت يوجد النوعين اما كاثود ( سالب ) مشترك كما فى الحقيبة
او انود (موجب) مشترك وهذا غير مفيد للحقيبة او الوسائل اال اذا قمت بتبديل
الترانزستور الذى تستخدمه مع النوع السالب
دائرة جرس البيانو
هذه الدائرة موجوده عندنا فى الورشة القديمة داخل جرس يعمل على 240فولت
حيث يقوم مكثف ومقاومة بتخفيض 240الى حوالى 4.5فولت وتدخل على دائرة
تقويم تحولها الى مستمر لتشغيل الدائرة المكونة من :
ترانزستور npn . BC 33725 :
متكاملة (اى سى)
M66T
مولدة نغمات
مقاومة 1ك تربط مع قاعدة الترانزستور
مقاومة 680اوم تربط الى الطرف
2لمولدة النغمات
سماعة 8اوم (0.5وات)
بطارية 4.5فولت
نظرية عمله :تخرج اشارة البيانو
جاهزة من االى سى مولدة النغمات
والتحتاج شئ
ولو ازلت الترانزستور ستعمل وانما
الترانزستور
لتحسين االداء
الدائرة سهلة والتحتاج شرح والصوت الخارج من السماعة قوى
فى الدائرة 240فولت الحظ انه استخدم مكثف تنعيم ومكثف خزفى على
التوازى مع المقاومة لتخفيض الجهد
المقاومة والمكثف يستخدم فى انواع الباور سبالى التى تعطى تيار بالمللى
امبير وهنا استخدم المكثف بدل المقاومة لتخيض الجهد
باور سبالى تكلفته دينار باستخداممنظم الجهد : lm 317
منظم الجهد هى عبارة عن اى سى تتحكم فى قيمة الجهد الخارج من 30 : 1.2
فولت
مع تيار لغاية 1.5امبير
تشترى االى سى من الفروانية او حولى او الكويت من القمر االول او ارتى سى ب
300فلس
تستخدم معها مكثفات المرسومة فى الدائرة عالوة على مكثف على الخرج قيمته
100ميكرو
ماتنساش تشترى مجزئ الجهد وقيمته ( ) 5كيلو الذى ستتحكم به فى قيمة الجهد
الخارج ومقاومة 240اوم تربطها
مع االى سى كما فى الرسم
المكثفين فى الدخل والخرج الخزفين
رقمهم 104
هتربط مع 104فى الخرج ايضا مكثف
100ميكرو فاراد
تحديد االطراف هتالقيه كما فى الصورة
اسفل
هتمسك االى سى وتخلى الكتابة ناحيتك اول رجل على الشمال هتربطها بالمقاومة المتغيرة خمسة كيلو
الطرف االوسط ( )2تربطه مع المقاومة 240واطراف المكثفين (رقم )104و 100ميكرو
الطرف الثالث ( )3هو دخل االىسى اللى جاى من طرف المكثف الموجب ( )1000و من دائرة التوحيد النك طبعا
هتستخدم محول 12 /240
وده هتالقيه فى المسجالت بتاع الوزارة القديمة فى المخزن او من الحراج
لو حبيت تضيف مبين جهد مع ليد تخلى شكل الباور سبالى اجمل
وبكده يكون عندك باور سبالى مش هيكلفك دينار
ودى الدائرة رسمتها لك على البرنامج
ملحوظة مهمة جدا يرجى مراعاة ترتيب االطراف لالى سى والحظ كمان ان المقاومة المتغيرة قيمتها خمسة كيلو
سبالى
الباور
الخرجلدائرة
التخطيطى
الرسم
فولت
30 :1.2
متغير من
باور سبالى
دائرة
ابسط دائرة متذبذبة
دائرة بسيطة جدا بصوت سارينة (مجربة
وشغاله)
عندما تشغلها على البرنامج الحظ شكل
االشارة
الخارجة الى السماعة ستجدها متردده
قم بتغيير السماعة وضع جرس ستجد
شكل
االشارة تغير واصبح جهد الخرج
مستمر
وهذا دليل على ان ملف السماعة مع
المكثف
له عامل كبير فى عمل الدائرة كمذبذب
شكل االشارة على المكثف
لكي نفهم كيف تعمل السماعة يجب أن نفهم كيف يعمل الصوت ،ففي أذن كل واحد
فينا غشاء رقيق يسمى طبلة اإلذن .عندما تهتز طبلة األذن نتيجة الضطراب في
ضغط الهواء وتخلخله فإن الدماغ يقوم بترجمة هذه االهتزازات إلى صوت .فعندما
يصدر أي جسم صوت فإن جزيئات الهواء تتضاغط وتتخلخل وتنتشر في الوسط
المحيط (الهواء )وتقوم بالتأثير على طبلة األذن لنسمع الصوت .وتعتبر حركة
جزيئات الهواء هي اإلشارة الصوتية التي تحمل الصوت وحركة غشاء الطبلة يعمل
على ترجمة هذه اإلشارة لنسمع الصوت .
ولتوضيح الفكرة نفترض جرسا ً كما في الشكل أدناه يتحرك بصورة منتظمة مما
يسبب في اهتزاز جداره المعدني فتنتقل االهتزازات إلى الهواء المجاور له وتنتشر
في صورة اضطرابات (تضاغط وتخلخل) في الهواء وعندما تصطدم بأذن اإلنسان
فإنها تتحول إلى الصوت الذي نسمعه للجرس
تمييز الصوت
من المعلوم أننا نسمع أصواتا ً مختلفة من مصادر متعددة ويعود هذا إلى التغير في:
تردد موجة الصوت:فالتردد العالي للصوت يعني أن تضاغط وتخلخل الهواء يحدث
بمعدل كبير .ونقول أن الصوت ذو نغمة عالية.
مستوى ضغط الهواء:وهي ما يعرف باتساع الموجة فكلما كان اتساع الموجة
كبيرا ً كان الصوت مرتفعا ً وهذا يحدث إزاحة اكبر
لطبلة األذن.
يعمل الميكرفون عمل األذن حيث يتكون الميكروفون من غشاء يهتز بواسطة
الصوت الصادر أمامه ويتم تحويلها إلى إشارة كهربية متغيرة ومن ثم يتم تسجيلها
إما على شريط تسجيل أو على قرص CD.وعندما نقوم بتشغيل الشريط أو قرص
CDفإن جهاز االستيريو يقوم بقراءة اإلشارة الكهربية ويكبرها بواسطة المكبر
amplifierويرسلها إلى السماعات المتصلة به لنسمع الصوت الذي تم
تسجيله .واآلن سوف نقوم بشرح كيف تصدر السماعات الصوت المماثل للصوت
األصلي الذي سجل بواسطة الميكرفون.
إنتاج الصوت
تعتبر السماعة المرحلة األخيرة في ترجمة اإلشارات الصوتية وإصدار الصوت وهي
تقابل الميكرفون في مرحلة تسجيل الصوت ،حيث تقوم السماعة بتحويل اإلشارات
الكهربية إلى حركة ميكانيكية تصدر الصوت المسموع .
غشاء السماعةdiaphragm
تصدر السماعة الصوت من خالل تذبذب غشاء diaphragmذو الشكل المخروطي
والمكون من الورق أو البالستيك أو في بعض األحيان من المعدن ،ويتم تثبيت الجزء العلوي
للمخروط بمادة مرنة تسمى suspensionتسمح للمخروط بالحركة واالهتزاز
داخل تجويف معدني يسمى ، basketويثبت في نهاية المخروط ملف الصوت voicecoil
والذي يكون مثبت في التجويف المعدني بواسطة مادة مرنة تسمى spiderتعمل على تثبيت
ملف الصوت في مكانه بينما تسمح له بالحركة لألمام والخلف فقط .
الملف الصوتيVoiceCoil
يتكون الملف الصوتي سلك يتم لفه على قطعة من الحديد ،وعندما يمر تيار كهربي
في يتولد مجال كهربي يعمل على تحويل القطعة الحديدية إلى مغناطيس وهذا يسمى
المغناطيس الكهربيelectromagnet.
وكأي مغناطيس عادي فإن المغناطيس الكهربي له قطبين شمالي وجنوبي ولكن األمر
هنا مختلف حيث انه إذا كان التيار الكهربي المار في الملف هو تيار متردد فإن قطبي
المغناطيس سوف يتغيران باستمرار حسب اتجاه مرور التيار الكهربي في الملف .
ولهذا فإن عكس اتجاه التيار الكهربي في الملف يؤدي إلى عكس قطبي المغناطيس.
وهذا ما تقوم به اإلشارة الكهربية الصوتية الصادرة عن المكبر amplifierحيث
تعمل على تمرير تيار كهربي متردد في الملف ،وعند قيامك بالنظر إلى أي سماعة
سوف تجد نقطتي توصيل التيار الكهربي للملف.
نقطتي توصيل اإلشارة الكهربية التي تحمل
الصوت في السماعة
المغناطيسMagnets
والسؤال اآلن ما الدور الذي يقوم به المغناطيس الدائم المثبت في السماعة؟ نعلم
أن في أسفل كل سماعة يوجد مغناطيس قوي يصدر هذا المغناطيس مجاالً
مغناطيسيا ً دائما ً ويكون الملف الصوتي موجوداً باستمرار داخل هذا المجال
المغناطيسي وعندما تمر اإلشارة الكهربية الصوتي في الملف الصوتي يتحول إلى
مغناطيسي كهربي وحسب قطبية المغناطيس الكهربي فإن المغناطيس الدائم
يتجاذب أو يتنافر مع الملف الصوتي وحيث أن التيار الكهربي الصوتي المار في
الملف الصوتي هو تيار متردد فإن قطبية المغناطيس الكهربي تتغير بنفس الطريقة
ولذلك يتحرك الملف الصوتي تحت تأثير قوة التجاذب أو التنافر مع المغناطيس
الدائم.
حركة الملف الصوتي سوف تعمل على تحريك المخروط المثبت في الملف وفي
الجهة الثانية مثبت بواسطة غشاء مرن في جسم السماعة ،وحركة المخروط
تحدث تضاغطات وتخلخالت في الهواء المحيط بها ينتقل في الوسط إلى اإلذن
فنسمع الصوت.
وحيث أن اإلشارة الكهربائية الصوتية المارة في الملف الكهربي تحمل تردد وسعة
تعكس الصوت الذي أحدثها فإن الصوت الناتج من السماعة له نفس التردد والسعة
ولهذا يكون الصوت الصادر من السماعة مطابقا ً للصوت األصلي .
مواقع مهمة وجميلة لمن اراد البحث
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/B/
C/5/4/BC547.shtml
موقع مواصفات القطع االلكترونية
http://www.allaboutcircuits.com/vol_6/chpt_5/6.html
http://www.kpsec.freeuk.com/proj.htm
http://en.wikibooks.org/wiki/Semiconductors/Introduc
e_to_Transistor
http://www.qariya.com/vb/showthread.php?t=35545&
page=12
http://www.techlib.com/electronics/index.html
ايميلى لمن اراد اى استفسار عن اى شئ خاص بالورشة
[email protected]