دراسة و تحليل الدوائر المعقدة و الأجهزة

[ahmed115]

هذه مشاركة مهمة ومفيدة بالنسبة للميكروفون والمكثف والاسئلة التى سالتها نسختها للاخ وليد

]إجابة السؤال الخامس: 5- كيف يمكننا تمييز أطراف الميكروفون وما وظيفة المقاومة 4.7Kالمتصلة به؟ أولاً الميكروفون:

هناك أنواع عديدة من الميكروفونات، لكنني سأقتصر في كلامي عن النوع الشائع رخيص الثمن خفيف الوزن المتحمل للصدمات والذي يشتهر باسم electret
microphone

او احياناً يسمى الميكروفون السعوي. لاحظ في الشكل التالي صورة لهذا الميكروفون ورمزه بالأسفل في نفس الشكل

.

يحتوي هذا النوع على ترانزيستور تكبير من نوع JFET كما بالشكل التالي لذا فان هذا الميكروفون يحتاج إلى جهد تغذية DC لتشغيله.

لاحظ في الشكل أن جهد التغذية يجب أن يتصل بالميكروفون من خلال مقاومة لتحديد شدة التيار المسموح به. لاحظ أيضا أن قيمة هذا الجهد وكذا المقاومة ليس بالضرورة أن تكون لها نفس القيم المبينة بالشكل، سنتحدث عن ذلك لاحقاً. الخط المتقطع يمثل الغلاف المعدني للميكروفون (الكبسولة). لاحظ أيضا أن الإشارة الناتجة من الميك تكون عند نقطة اتصاله بالمقاومة الخارجية، ولتغذية هذه الإشارة إلى المرحلة التالية نحتاج إلى مكثف (المكثف Cs في الشكل).

في الشكل التالي تظهر ثلاث لقطات للميكروفون (الميك)، الأولى من اليسار هي منظر من أعلى والتي تليها من الجانب والأخيرة من اسفل. ركز النظر في الأخيرة ولاحظ وجود نصفي دائرة، العلوي رقم 1 والسفلي رقم 2. لاحظ أن النصف السفلي ممتد ليلامس الجسم الخارجي للميك، هذا الجزء المرقم بـ 2 هو الطرف السالب للميك،
في حين أن العلوي هو الطرف الموجب للميك. هذا أهم ما يجب أن تنتبه له عند توصيل الميك ضمن دائرة إلكترونية. إذا عكست التوصيل فان ذلك من المحتمل أن يؤدي إلى إتلافه.

ثانياً: كيف نختار قيمة المقاومة التي تصل بين الميك وبين جهد التغذية:

في معظم الدوائر التي شاهدتها تكون قيمة هذه المقاومة ما بين 1 إلى 10 كيلواوم. هناك مدرستين مختلفتين اعرفهما: المدرسة الأولى تقول أن معظم ال electret mic يسحب تيار = نصف ميللي أمبير،

وهناك قلة منها تسحب ربع ميللي، لكن يمكنك التعميم بان الميك يسحب نصف ميللي. وان الجهد على الميك = نصف جهد البطارية، وبالتالي فان المقاومة المطلوبة = نصف جهد البطارية مقسوماً على نصف ميللي أمبير. أي بعبارة أخرى = قيمة جهد البطارية بالكيلو اوم

مثال: إذا كان جهد البطارية 9 فولت فان قيمة هذه المقاومة يجب أن يساوي 9 كيلواوم. المدرسة الثانية تعتمد على التجربة والخطأ، حيث يضعون مقاومة متغيرة 10كيلو تكون مضبوطة في البداية على نصف القيمة أي 5كيلو، ويتم ضبطها أثناء البث لحين سماع افضل صوت من حيث الجودة والشدة والنقاء. هؤلاء، ولحماية الميك من التلف الغير مقصود، بجعل قيمة المقاومة المتغيرة = صفر اوم، يضعون مقاومة ثابتة 1كيلو على التوالي مع المقاومة المتغيرة 10كيلو. عند الوصول إلى النتائج المطلوبة يتم قياس المقاومة الكلية واستبدالها بأقرب مقاومة ثابتة لها نفس القيمة. وظيفة هذه المقاومة في الأساس توصيل تيار كهربي (حوالي نصف ميللي أمبير) للمايك لتشغيله، لانه يوجد داخل هذا المايك ترانزيستور FET يقوم بتكبير مبدئي للإشارة الصوتية.

00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000

قبل البدء في هذا الجزء السادس والذي سأتحدث فيه عن أهمية ووظيفة كل مكثف من مكثفات الدائرة – احب أن أوجز نهاية الجزء الخامس بما يلي:

من أهم العوامل التي تؤثر في اختيار قيمة مقاومة الميك هو شكل الدائرة التالية له، بمعنى، أن مرحلة الترانزيستور التالية للميك قد تكون: fixed bias self bias voltage divider collector feedback الخ.

النوعين الأخيرين هما الأكثر استخداماً لما لهما من مزايا الاستقرار والثبات. الآن، استخدام أي نوع من الأنواع أعلاه يؤدي إلى معاوقة دخل input impedance وكسب في الجهد (تكبير الجهد Voltage gain) مختلف مما يؤثر على حساسية الميك.

إذا كان هناك مرحلة تكبير بين الميك والمذبذب فان حساسية الميك تعتمد على:

1-مقاومة الميك (المقاومة التي تصله بالبطارية).

2-مقاومة دخل مرحلة التكبير.

3-مقدار كسب الجهد لمرحلة التكبير. مقاومة الميك ومقاومة دخل مرحلة التكبير تكونان متصلتان على التوازي بالنسبة للميك.

اذا شعرت بعدم القدرة على الفهم فلا تقلق، واصل القراءة، الصورة تكتمل في النهاية، وهذه النوعية من المواضيع تحتاج قراءتها اكثر من مرة بتمعن وتركيز.

لا تلتزم حرفيا بالعبارة – التي ذكرتها سابقاً – أن مقاومة الميك تتراوح ما بين 1 إلى 10 كيلو اوم،
لان العوامل كثيرة ويكون من الأسهل في اغلب الأحيان أن تجرب قيم مختلفة أو تستعمل مقاومة متغيرة – كما أسلفت-

للحصول على افضل قيمة لمقاومة الميك. في الآونة الخيرة أنا بنيت دائرة إرسال FM ذات ثلاث مراحل وكانت مقاومة الميك فيها 39 كيلو في حين كانت حساسية الميك ممتازة، لماذا؟ لأنني كنت استخدم مايك شديد الحساسية ولان مرحلة تكبير إشارة المايك التالية له كانت ذات voltage gain حوالي 100.

اعلم أيضا ان المايكات ليس جميعها متطابقة، وأنت لن تعرف جودة هذا الميك بالنسبة لغيره لانه لا توجد داتا شيت للمايكات، ولا حتى تجد اسم الشركة المصنعة عليه، وبالتالي تكون التجربة والمشاهدة هي الفيصل.



في هذا الجزء سأتكلم عن المكثفات: 6- ما وظيفة المكثف 1ميكروفاراد المتصل بقاعدة الترانزيستور؟ 7-ما وظيفة المكثف 1 نانو وما أهميته؟

أولا: المكثف 1 ميكروفاراد المتصل بقاعدة الترانزيستور
لكي تصل فكرة عمل هذا المكثف يجب أن نتكلم عن أمرين هامين في مجال الالكترونيات هما:

(1) كيف نحسب معاوقة الدخل input impedance لمرحلة الترانزيستور.

(2) الفلتر نوع High pass filter. [U][B]

حساب معاوقة الدخل input impedance لمرحلة الترانزيستور

معاوقة الدخل هي المقاومة التي يراها المايك، وهي الحمل الذي يتلقى الإشارة الصوتية الصادرة عن الميك.
قيمة هذه المعاوقة تدخل أيضا في حساب قيمة المقاومة التي تصل المايك بالبطارية (المقاومة 4.7Kohm في دائرتنا).

قبل البدء في حساب معاوقة الدخل يجب أن تنظر إلى الدائرة وتفحص هل يوجد مكثف يصل باعث الترانزيستور بالأرضي (الأرضي هنا هو سالب البطارية)؟

الإجابة بعد النظر لا. يختلف حساب معاوقة دخل الترانزيستور في حالة وجود مكثف الباعث والذي يسمى bypass capacitor ويرمز له بالرمز CE أي Emitter Capacitor.

الآن لدينا ثلاث معادلات، سنبدأ من اسفل، ونحسب تيار المجمع IC والذي يتطلب منا إجراء عدة حسابات للوصول إلى قيمته.

تيار المجمع = تيار الباعث تقريبا لان تيار الباعث = تيار المجمع + تيار القاعدة

وكون أن تيار القاعدة صغير جدا مقارنة بتيار المجمع، فانه يمكننا اعتبار ان تيار المجمع IC يساوي تيار الباعث

IE. [B][U]

حساب الجهد عند قاعدة الترانزيستور



جهد القاعدة VB يزيد عن مقدار جهد الباعث VE بمقدار 0.7 فولت إذن: VE = VB – 0.7 = 4.5 – 0.7 = 3.8 volt من ذلك نجد أن تيار الباعث الذي يساوي تيار المجمع يساوي:

الآن نريد بيتا (معامل تكبير تيار الترانزيستور hfe).

نذهب إلى الداتاشيت الخاصة بالترانزيستور BC547 ، في الداتا شيت صفحة 6 ستجد في أعلى الصفحة شكلين لمنحنيين، الأيسر يعطيك قيمة بيتا المقابلة لتيار المجمع، والشكل المجاور له يعطيك قيمة الجهد VBE المقابلة أيضا لتيار المجمع. في الرابط التالي توجد الداتا شيت الخاصة بالترانزيستور

BC547: http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...IPS/BC547.html

من المنحنى الاول، انظر الشكل التالي، تجد ثلاث منحنيات كل منحني له رقم، المنحني رقم (1) يمثل العلاقة عند درجة حرارة = 150 درجة مئوية.

المنحني رقم (2) يمثل العلاقة عند درجة حرارة = 25 درجة مئوية وهو المطلوب. المنحني رقم (3) يمثل العلاقة عند درجة حرارة = -55 درجة مئوية. أقسام التدريج غير منتظمة لأنه لوغاريتمي. لاحظ في الشكل أن قيمة بيتا (hfe) المقابلة للتيار 17 مللي أمبير هي تقريبا 190.

هكذا يعمل العالم الآن، في بداياتي مع الإلكترونيات، وعندما كنت ابحث عن الداتاشيت الخاصة بترانزيستور معين، كنت اكتفي بالبحث عن ترتيب أطرافه، أين الباعث والقاعدة والمجمع. كنت انظر لهذه المنحنيات باستنكار وأتساءل، ما هذه المنحنيات وما أهميتها؟


بقيت على هذه الحال مدة طويلة إلى أن أعانني الله وتعرفت على أهميتها البالغة وخاصة عند القيام بتصميم الدوائر التي تستخدم الترانزيستور والتي سأتكلم عنها بعد الانتهاء من هذا الموضوع بعون الله. الآن نريد VBE بدقة والتي تقابل تيار مجمع قيمته 17 ميلي أمبير ننظر إلى الشكل التالي:

نلاحظ من الشكل أن VBE المطلوبة = 0.75 V وليس كما ذكرت 0.70V الفرق هنا ليس ذو أهمية لسبب وحيد أن VE كبيرة. لاحقاً سنتعلم كيف تكون قيمة VBE ذات أهمية كبيرة وخصوصا عندما تكون قيمة VE صغيرة. نعود لحساباتنا: بعد الحصول على بيتا يمكننا حساب معاوقة الدخل ZB التي نراها عند النظر مباشرة إلى قاعدة الترانزيستور كما يلي:

الآن لدينا ثلاث مقاومات متصلة على التوازي هي: ZB و RB1 و RB2 معاوقة الدخل الكلية للترانزيستور ZIN تساوي المقاومة المكافئة لهذه المقاومات الثلاث. ملاحظة: لمن لا يعرف طرق حساب المقاومة المكافئة لثلاث مقاومات متصلة معا على التوازي عليه الرجوع إلى موضوع الأخ المثابر 12 والذي بعنوان هيا نتعلم الإلكترونيات من الصفر، لأنني أتوقع أن يتحدث عن ذلك قريبا.

ZIN = 42.1K // 47K// 47K = 15.1 Kohm ثانياً: الفلتر نوع High pass filter:

هذا الفلتر يتكون ببساطة من مكثف ومقاومة ويأخذ الشكل التالي:

هذا الفلتر يسمح لجميع الترددات الأكثر من تردد معين (يسمى تردد القطع Cut off frequency ) بالمرور ويمنع الترددات الأقل من تردد القطع من المرور. ماذا يعني ذلك، وفي ماذا يفيد؟ هناك في بعض الاحيان ترددات منخفضة غير مرغوب فيها كتلك التي تصدر عن خطوط الكهرباء ذات التردد 50 هيرتز. لمنع هذه الترددات من المرور والتاثير سلبا على عمل الدائرة، نصمم فلتر High-pass نجعل تردد تردد القطع له اقل من 50 هيرتز فيمنع هذه الترددات من المرور او على الاقل يحد من تاثيرها.

تصميم الفلتر High-pass: لحساب تردد القطع المطلوب نستخدم هذه المعادلة:

نختار المقاومة او المكثف اولا ثم نحسب قيمة الاعنصر الاخر الذي يعطينا تردد القطع المطلوب. مثال: صمم فاتر High-pass تردد القطع فيه 50 هيرتز. نختار مكثف ذو قيمة ما ولتكن 330 نانوفاراد، ثم نجري الحسابات للحصول على المقاومة التي تعطينا تردد القطع 50 هيرتز.

أنا شخصيا افضل ان اختار المكثف من البداية ومن ثم احسب المقاومة لانه يسهل الحصول على أي قيمة مقاومة فيحين لا تجد أي مكثف بسهولة. في الشكل المقابل (لا تهتم للترتيب) كان عندي مكثف 330نانو كما

ذكرت وحسب المقاومة فوجدت أنها تساوي 9600 أوم، يمكنك استخدام 10 كيلواوم. هذا ما يلزمنا معرفته حتى الان لمعرفة سر اختيار المكثف 1 ميكرو بهذه القيمة، تعالوا لنرى القصة. الان المقاومة التي يتغذى المايك عن طريقها بالتيار من البطارية = 4,7 كيلوأوم مقاومة المايك نفسه = تقريبا 5 كياو اوم على التوازي مع 4,7 كيلوأوم اعلاه المقاومة المكافئة لهما = 2,4 كيلو اوم.

مقاومة الدخل الكلية للمرحلة التالية (الترانزيستور) كما حسبناها = 15,1 كيلوأوم. المقاومة 2,4 كيلو اوم على التوالي مع 15,1 كيلوأوم

، والمقاومة المكافئة لهما = 17,5 كيلوأوم. المقاومة الكلية 17,5 كيلواوم والمكثف C1 يكونان High Pass filter ويكون تردد القطع له = 9 هيرتز فقط

!!! لماذا 9 هيرتز فقط؟ لان مصممي الدوائر البسيطة لا يهتمون بقصة الفلتر، وأنت عزيزي القارئ لا تعتقد أن أذنيك لهما القدرة على التمييز. من ذلك انا اعتقد ان مصمم الدائرة يريد تمرير جميع الترددات عدا الDC. المكثف 1 ميكرو يكون عادة من النوع الكيميائي كبير الحجم نسبيا مقارنة بمكثفات السيراميك صغيرة الحجم قليلة السعر،

من هنا يمكننا اعتبار ذلك أحد عيوب التصميم اختيار مكثف كبير مع امكانية استبداله بمكثف اصغر حجما واقل سعرا وأعلى كفاءة. كان بإمكان مصمم الدائرة اختيار مكثف سيراميكي = 330 نانو ليحصل على تردد قطع حوالى 20 هيرتز.

نكمل في الجزء السابع بعون الله وتوفيقه. اخوكم في الله مهندس وليد الفرا "ابو القاسم"

[5282]

مناقشة جميلة جدااا ومعلومات قيمة استاذ وليد

[osama matar]

اطلعت على المشاركة الأخيرة لك أخي أحمد115 وعندما رأيتها مرتبة
قلت أعود وأقرأها
وعندما وجدتها منطقية
عدت لأقرئها بتمعن
حتى شاهدت التوقيع
مشكور فالدال على الخير كفاعله

[ahmed115]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة osama matar

اطلعت على المشاركة الأخيرة لك أخي أحمد115 وعندما رأيتها مرتبة
قلت أعود وأقرأها
وعندما وجدتها منطقية
عدت لأقرئها بتمعن
حتى شاهدت التوقيع
مشكور فالدال على الخير كفاعله

جزاك الله الف خير اخى اسامة
بس انا بصراحة محتاج اقراها مرة واتنين وثلاثة
حكاية حسابات ممانعة الدخل دى بصراحة جننتنى عاوزه بال رايق ومخ صافى
بكرة ان شاء الله اقراها على رواقة

[م.وليد الفرا]

الكهربا رفعت ضغطي
كتبت قبل ربع ساعه رد طويل .............
الكهرباء قطعت قبل ان اضيفه
انجلطت
مش اول مره بتصير معي
المهم انا اشكركم جميعا الاساتذه اسامه واحمد و 5282

[ahmed115]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة م.وليد الفرا

الكهربا رفعت ضغطي
كتبت قبل ربع ساعه رد طويل .............
الكهرباء قطعت قبل ان اضيفه
انجلطت
مش اول مره بتصير معي
المهم انا اشكركم جميعا الاساتذه اسامه واحمد و 5282

ياعم الحج طالما الكهرباء بتقطع كل شوية اكتب على الوورد وكل ماتكتب سطرين احفظهم حتى اذا الكهرباء قطعت يبقى بس ناقصك سطرين وتلاقى الموضوع كامل حتى انسخ ارتباط الصور على الوورد ايضا يامعلمى

[5282]

بالنسبة للمعادلات الخاصة باول مرحلة تكبير

[ahmed115]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة 5282

بالنسبة للمعادلات الخاصة باول مرحلة تكبير

دى معادلات الدى سى ياابوحميد التى تمكنك من وضع الترانزستور فى منطقة التشغيل واختيار انسب نقطة تشغيل على خط الحمل
لكن انا بتكلم عن معادلات الاى سى
جزاك الله خير