انت عندما تضع الحمل على دائرة المشع اصبح الترانزستور Common collector
اى ان المجمع مشترك بين القاعدة والمشع
ولايوجد مايمنع ان تضع الحمل على المشع شرط ان تضع مقاومة على المجمع تستطيع بها ادخال الترانزستور الى التشبع اى يكون الجهد بين المجمع والمشع تقريبا 0.2 فولت
بدون مقاومة على المجمع صعب جدا جعل الجهد بين المجمع والمشع يقترب من 0.2 فولت لان معظم جهد البطارية يحدث له تخفيض بسبب الجهد على مقاومة المجمع وسنعتمد فقط على زيادة تيار القاعدة لتخفيض الجهد وصعب جدا ان يحدث ذلك

السلام عليكم

ثلاث مواقع قمة من الروعة

موقع روعة بيعلمك تاثير تغير مقاومة القاعدة ومقاومة المجمع على نقطة التشغيل للترانزستور

http://ellabedu.physics.upatras.gr/F...oad%20line.swf




نفس الموقع مع توضيح تاثير تغيير مقاومة الحمل او مقاومة المجمع على نقطة التشغيل وتغير وضع خط الحمل للترانزستور اثناء وجود انحياز جهد مستمر فقط ( اللون الاصفر )
ونفس التاثير على خط الحمل للتيار المتردد (الخط الاحمر )اى فى حالة دخول اشارة

http://ellabedu.physics.upatras.gr/F...0line%20Rl.swf






نفس الموقع لحساب نقطة التشغيل
وكما نعلم نقطة التشغيل بنحدد مكانها على منحنى الخواص للترانزستور بمعرفة ثلاث عناصر هم :


1- قيمة تيار المجمع
2- قيمة الجهد بين المجمع والمشع
3- تيار القاعدة


وهذا هو الموقع:


http://ellabedu.physics.upatras.gr/Flash/calc.swf





على فكرة موضوع عمل الترانزستور كمكبر موضوع طويل جدا وجذاب فى نفس الوقت

السلام عليكم

هنتكلم اليوم عن شرح خط الحمل وكيفية اختيار نقطة التشغيل بصورة ابسط من الشرح السابق زيادة فى التوضيح وسناخذ دائرة بسيطة



كما تعودنا فى عمل الترانزستور كمفتاح كان كل التركيز فى قيمة الجهد بين المجمع والمشع او لنقول ببساطة للتبسيط ان جهد المجمع كان قيمته بتقترب من 0.2 فولت او اكثر قليلا لمعظم الترانزستورات
وهنا ايضا فى عمل الترانزستور كمكبر سيكون التركيز على قيمة الجهد عند نفس المكان اى على جهد المجمع لانه هو المكان الذى ستظهر عليه الاشارة المتوجهة الى الحمل اى هو الجهد الذى سيعمل عليه الحمل ومن هنا كان التركيز عليه سواء فى عمل الترانزستور كمفتاح او كمكبر

سندرس هنا المعادلات التى تربط العلاقة بين التيار والجهد فى دائرة المجمع ودائرة القاعدة وسناخذ مثال على اعتبار جهد البطارية للرسم الذى معنا 5 فولت ومقاومة المجمع 2.5 كيلو

• VCC = 5V and RC = 2.5 k

عند تحليل دائرة المجمع ستكون الدائرة بهذا الشكل



بتطبيق قانون كيرشوف على دائرة المجمع سيكون :


5 -IC*RC - VCE = صفر

, IC = (5 – VCE )/ (2.5 x 1000

من هذه المعادلة نستطيع بسهولة رسم خط الحمل
وخط الحمل هو العلاقة بين التيار والجهد ويعير عن مقلوب المقاومة لو نتذكر فى قانون اوم العلاقة بين الجهد والتيار ثابتة يمكن رسمها بخط على الرسم بحيث يكون الخط الافقى هو الجهد والخط الراسى هو التيار وخط المقاومة الميل له هو مقلوب المقاومة وبدايته على الخط الافقى عندما يكون التيار = صفر اى عند اقصى قيمة للجهد ونهايته عند الخط الراسى عندما يكون الجهد = صفر اى عند اقصى قيمة للتيار
بالنسبة لخط الحمل او المقاومة معنا تكون بدايته على الخط الافقى عند اقصى قيمة لجهد VCE =5 لان اقصى جهد عندنا هو جهد البطارية وهذا عندما IC=0
بنفس الطريقة اقصى تيار نحسبه عند VCE =0 وهذا بدوره يعطينا اقصى تيار = 5/2.5 = 2مللى امبير من معادلة كيرشوف السابقة

وبسهولة نستطيع رسم خط الحمل والذى من خلاله نستطيع ان نحسب اى قيمة لتيار المجمع عند اى نقطة لجهد المجمع VCE لانها ستكون قيمة ثابتة كما قلنا = مقاومة المجمع RC

كما فى الصورة



ومن معادلة كيرشوف :

•
IC = (5 – VCE )/ (2.5 x 1000) as
عندما يكون

IC =0, VCE =5V

وعند

IC = 1mA, VCE =2.5V

وعند

VCE =0V, IC =5/2500 A = 2mA


كيف نختار نقطة التشغيل فى هذا المثال؟

كما هو ملاحظ فى الرسم منطقة التشغيل تبدا من جهد 0.2 فولت ( بعد التشبع ) الى اقصى جهد وهو 5 فولت
اذن يجب ان نختار نقطة تشغيل فى الوسط بين 0.2 :5 فولت

نقطة التشغيل كما نعلم تحكها ثلاث عناصر او ثلاث قيم وهم
تيار المجمع
جهد المجمع
وتيار القاعدة
تيار المجمع وجهد المجمع موجودين على خط الحمل
وتيار القاعدة له قيم كثيرة تبدا من اسفل قيمة وهى 5 ميكرو الى اعلى قيمة 20 ميكرو ونختار اى منهم بشرط تجعل نقطة التشغيل فى الوسط حتى يكون هناك مجال للاشارة المترددة لكى تتارجح (تتردد) بين الموجب والسالب بسهولة لان كما نعلم احسن نقطة هى المنتصف بين اى نقطتين ولو ملنا الى احد النقطتين احتمال عدم ظهور الجزء من الاشارة التى ملنا ناحيتها والمقصود بعدم الظهور هو قص فى الاشارة اى تخرج ناقصة

المهم سنختار تيار قاعدة 10 مللى لانه انسب نقطة للتقاطع مع خط الحمل يعطينا نقطة تشغيل فى الوسط

ولحساب قيمة مقاومة القاعدة التى تعطينا تيار قاعدة 10 مللى نطبق قانون كيرشوف على دائرة القاعدة كما فى الصورة



سنعوض عن VBE = 0.6 سينتج مقاومة القاعدة RB ~ 440 k تقريبا

بهذه القيم قد حددنا نقطة تشغيل الترانزستور حيث يمكن استقبال اى اشرة صغيرة وظهورها على المجمع عند نقطة 2.5 فولت بشرط الا تزيد عند خرجها من القمة الى القمة عن 5-0.2 =4.8 فولت

كيف نحدد معامل التكبير باستخدام خط الحمل؟ من على منحنى الخواص

لمعرفة معامل التكبير بالنسة للجهد للاشارة المترددة :



الجهدين اللذان عندنا هو جهد اشارة الدخل وجهد اشارة الخرج اى المجمع
سناخذ عنصر مشترك بين الاشارتين لكى نقارن بينهما او لكى نلاحظ التغير الذى يطرا على كل منهم عند نفس التيار
والجزء المشترك هنا تيار القاعدة فمنحنى الخواص للترانزستور يبين علاقة تيار القاعدة ايضا بالجهد على المجمع وكذلم منحنى الخواص الداخلى يبين علاقة تيار القاعدة بجهد الوصلة قاعدة مشع

اذن من منحنى الخواص الداخلى نعين التغير فى الجهد عند تغير تيار القاعدة



من المنحنى نعين قيمة التغير فى الجهد عند تغير تيار القاعدة من 5 ميكرو الى 15 ميكرو

سنجد ان :
• When iB =5μA, vBE = 0.5875V; when iB =15μA, vBE = 0.6125.
اى ان معدل تغير الجهد = 0.025 فولت عند تغير تيار القاعدة ب 10 ميكرو امبير

سنذهب لمنحنى الخواص للترانزسور للخرج ونحاول حساب قيمة التغير فى الخرج اى فى جهد المجمع عند نفس التغير ليتار القاعدة من خمسة الى عشرة ميكرو




سنجد التالى من المنحنى :

iB =5μA, vCE = 3.75V; when iB =15μA, vCE = 1.25V

سنجد هنا ان معدل تغير جهد المجمع= - 2.5 فولت

ولاحظ الاشارة هنا سالبة لان الجهد نزل من 3.75 فولت الى 1.25 فولت عند زيادة تيار القاعدة من 5 ميكرو الى 15 ميكرو اى بيتناسب عكسى

ولذلك الاشارة بتخرج معكوسة على المجمع

اذن وصلنا ان التغير فى جهد المجمع = -2.5 فولت
والتغير فى جهد القاعدة عند نفس تيار القاعدة = 0.025 فولت

بنقسم الاتنين على بعض ينتج لنا معامل التكبير للاشارة المترددة

= -2.5/0.025 = 100

تعيين الكسب فى التيار :

من على نفس منحنى الخواص سنعين التغير فى تيار المجمع عند تغير تيار القاعدة ب 5μA سنجده = 5mA.
بقسمتهم على بعض سنجد = 100

ماذا يحدث عند اضافة مقاومة حمل 2.5 كيلو ؟
كيف ستكون قيم المقاومة فى دائرة المجمع بالنسة للاشارة المترددة؟
وكيف سيكون شكل خط الحمل المتردد فى هذه الحالة؟



المقاومة الداخلية للبطارية ستكون صغيرة جدا بالنسبة للاشارة على المجمع اى يمكن اعتبار البطارية كسلك وبالتالى ستكون دائرة المجمع كحمل متردد كما فى الصورة



لاحظ فى الصورة اشارة المجمع ترى المقاومتين كانهم على التوازى
وتصبح الدائرة كما فى الصورة



لحساب قيمة المقاومة الكلية سنجد انها عبار عن مقاومة المجمع مع مقاومة الحمل على التوازى = 1250

اذن خط الحمل المتردد له ميل = 1/1250 وهذا صعب رسمه كما فى الصورة





وعليه عند وضع مقاومة حمل حدث تغيير فى احداثيات نقطة التشغيل واصبحت اقل ب 1.25 V
وان الكسب فى الجهد قد قل الى –50


المرة القادمة باذن الله ساشرح كيفية انشاء انحياز لايتاثر بتغير للترانزستور

عند زيادة بيتا لاى سبب سيزيد تيار المجمع وعليه سيتغير مكان نقطة التشغيل للترانزستور على منحنى الخواص وخط الحمل لان تيار المجمع احد عناصرها الثلاثة التى تحدد مكانها كما اتفقنا سابقا
وعليه عند تحريك نقطة التشغيل لننقطة اعلى ستؤثر على الاشارة الخارجة وستقص منها وتخرج مشوهة بالتاكيد ولاعادة نقطة التشغيل لمكانها يجب انقاص تيار المجمع مرة اخرى ويتم ذلك بانقاص تيار القاعدة حيث كما نعلم تيار القاعدة يتحكم فى تيار المجمع عن طريق بيتا

كيف سيتم انقاص تيار القاعدة عند زيادة تيار المجمع ؟

نغير الانحياز التقليدى الذى كان قادم من البطارية الى مقاومة القاعدة مباشرة
لناخذ انحياز اخر عن طريق المجمع اى يتم تغذية مقاومة القاعدة من على المجمع

كما هو واضح فى الصورة :


حيث نلاحظ ان جهد المجمع VC يغذى دائرة القاعدة
ومعادلة كيرشوف لدائرة المجمع هى:

VC = VCC - IRC * RC

ومعادلة كيرشوف لدائرة القاعدة هى :



كما فى الصورة هنلاحظ ان جهد المجمع بيتحكم فى تيار القاعدة وليست البطارية كما فى حالة الانحياز التقليدى القادم من البطارية مباشرة

لنرى ماذا يحدث عند تغير بيتا بالزيادة وزيادة تيار المجمع نتيجة لذلك؟

عند زيادة تيار المجمع سيزيد الجهد الواقع على مقاومة المجمع وعليه سيقل جهد المجمع نفسه نظرا لان مجموعهما ثابت = جهد البطارية

وعليه نتيجة نقصان جهد المجمع سيقل تيار القاعدة لانه يغذى دائرة القاعدة وعندما يقل تيار القاعدة يقل بالتالى تيار المجمع وعليه يرجع مرة اخرى الى النقطة السابقة للزيادة وتثبت نقطة التشغيل ولاتتغير وهو المطلوب

السلام عليكم

سنتكلم اليوم عن العلاقة بين نسبة مقاومة المجمع ومقاومة المشع وتاثيرها على معامل التكبير للجهد

ارجو دخول هذا الموقع :

http://www.bcae1.com/transres.htm




الشكل يوضح تاثير النسبة بين مقاومة المشع ومقاومة المجمع على كسب الجهد

الخط الابيض : مستوى جهد المجمع
الخط الاسود : مستوى جهد المشع
الخط الاصفر : مستوى جهد القاعدة

لاحظ الفرق بين الخط الاصفر والاسود = 0.6 فولت وهو جهد الوصلة قاعدة / مشع

ونحن نعلم ان الكسب فى الجهد للترانزستور بيكون عبارة عن جهد الخرج على جهد الدخل وجهد الدخل هنا هو الجهد على القاعدة
=الجهد على المجمع / جهد القاعدة

جهد القاعدة = الجهد على المشع + جهد وصلة قاعدة مشع (0.6 فولت ) وباهمال 0.6 فولت فان : جهد المشع = جهد القاعدة تقريبا

اذن معامل التكبير للجهد

= الجهد على المجمع / الجهد على القاعدة
= الجهد على المجمع / الجهد على المشع

وحيث ان تيار المجمع تقريبا نفسه تيار المشع
اذن جهد المجمع / جهد المشع

=IC*RC/ IC * RE
=RC/RE

من هنا نستنتج ان الكسب فى الجهد = نسبة مقاومة المجمع / مقاومة المشع

فى الشكل السابق يبين ايضا تاثير زيادة او نقصان جهد القاعدة على الكسب فى الجهد

والثلاث نقاط على الترانزستور تعبر عن :

النقطة البيضاء تعبر عن جهد المجمع والنقطة الصفراء تعبر عن جهد القاعدة والنقطة السوداء تعبر عن جهد المشع

حاول الضغط على مفتاح زيادة جهد القاعدة :increase base voltage
ستجد ان الثلاث خطوط الاصفر والاسود والابيض اقتربوا من نفس المستوى وهذا دليل اقترابهم من نفس القيمة اى ان بزيادة جهد القاعدة يزيد الجهد على المشع مما يقلل من الجهد على المجمع لان مجموعهما ثابت = جهد البطارية + الجهد الداخلى لوصلة مجمع مشع VCE
ومن هنا ستلاحظ ان نسبة التكبير صغيرة ونستنتج من ذلك انه كلما كانت اشارة الدخل كبيرة كانت نسبة التكبير صغيرة

عند الضغط على مفتاح انقاص جهد القاعدة : decrease base voltage

ستلاحظ ان هناك فرق كبير بين جهد المشع وجهد المجمع وان هناك تكبير واضح ومن هنا نستنتج انه كلما كانت الاشارة الداخلة صغيرة كانت نسبة التكبير اكبر

ومن هنا نستنتج انه يتم التحكم فى معامل تكبير الجهد للترانزستور عن طريق النسبة بين مقاومة المجمع ومقاومة المشع وايضا نلاحظ تاثير قيمة جهد انحياز القاعدة وقيمة جهد البطارية على نسبة التكبير فكلها عوامل مؤثرة نظرا لدخولها فى المعادلة التى تحكم العلاقة بين جهد الخرج وجهد الدخل

تدريب على تعيين قيم التيارات والجهود على المكبر :

من خلال الموقع يمكن وضع اى قيم لمقاومة المشع ومقاومة المجمع وجهد البطارية وجهد الانحياز للقاعدة ثم الضغط على مفتاح حساب التيارات والجهود ليخرج لنا القيم الناقصة مباشرة

لكن دعنا نحسب قيم الجهود والتيارات حسابيا لنتعلم فهم وتحليل دائرة الترانزستور

كما هو واضح فى الصورة الدائرة عبارة عن ترانزستور :


مقاومة المجمع = 12 اوم
مقاومة المشع = 15 اوم
جهد البطارية = 12 فولت
جهد انحياز القاعدة = 5 فولت
معامل التكبير للترانزستور بيتا = 45
جهد الوصلة قاعدة / مشع=0.6 فولت

المطلوب حساب قيم التيارات والجهود فى الترانزستور والفقد فى القدرة على الترانزستور والمقاومات


اولا : حساب قيمة تيار المشع

الجهد على المشع = 5-0.6 = 4.4 فولت
نعوض فى قانون اوم

Ire = E/R
Ire = 4.4/15 ohms
Ire = 0.293 amps


ثانيا : حساب تيار القاعدة

نحن نعلم ان تيار المشع = تيار المجمع + تيار القاعدة

وتيار المجمع = تيار القاعدة فى بيتا

تيار المشع = (تيار القاعدة * بيتا) + تيار القاعدة
وبيتا نعرفها من الداتا شيت للترانزستور وناخذ القيمة المتوسطة لبيتا اذا كانت بيتا تتراوح بين نسبتين

نعوض فى العلاقات الرياضية

Ib = Ic/beta
Ie = Ib*beta + Ib
0.293 = Ib*45 + Ib
0.293 = 45Ib + Ib
0.293 = 46Ib
Ib = 0.293/46
Ib = 6.37mA

ثالثا : حساب تيار المجمع

Ic = Ie-Ib
Ic = 0.293-.00637
Ic = 0.287 amps




رابعا : الجهد على مقاومة المجمع

Vrc = Ic*Rc
Vrc = 0.287*12
Vrc = 3.439 volts

خامسا : الجهد بين وصلة المجمع والمشع الداخلية

والجهد بين وصلة( المجمع / مشع) = جهد البطارية – ( الجهد على مقاومة المجمع + الجهد على مقاومة المشع )


Vq وهو هنا يسميه VCE وكنا نسميه .

Vps وجهد البطارية يسميه هنا

Vq = Vps-(Vrc+Vre)

Vq = 12-(3.432 + 4.4)
Vq = 4.168 volts


سادسا : الجهد على المجمع = جهد البطارية – الجهد على مقاومة المجمع
=12 – 3.439 = 8.561


القدرة المستهلكة على مقاومة المشع


Pre = I*R
Pre = 0.293 amps*15 ohms
Pre = 1.29 watts

القدرة المستهلكة على مقاومة المجمع


Prc = I*R
Prc = 0.286 amps*12 ohms
Prc = 0.98 watts

القدرة المستهلكة على الترانزستور نفسه ( المقاومة الداخلية للترانزستور لوصلة المجمع /مشع )

Pq = I*E
Pq = 0.286*4.168
Pq = 1.19 watts

كيف نحسب مقاومة ذخل وخرج الترانزيستور

ماذا تقصد بمقاومة دخل وخرج الترانزستور؟
هل تقصد بالنسبة للاشارة المترددة ام بالنسبة للجهد الثابت؟

تابع تصميم المكبر مع هذا الموقع الممتاز

http://www.bcae1.com/transres.htm

وسناخذ مكبر يستخدم مجزئ جهد على قاعدته كما فى الصورة



يمكن حساب قيمة المقاومات مباشرة من الموقع بالضغط على مفتاح الحساب ولكن دعنا نحسبها حسابيا لنتعلم كيف نحلل الدائرة

حساب قيمة مقاومات مجزئ الجهد لمكبر بمعلومية مقاومة المجمع ومعامل التكبير للجهد وللتيار


بالفرض اننا نريد تصميم مكبر بحيث تكون مقاومة مجمعه 2 اوم ومعامل تكبير الجهد = 10
و بيتا للترانزستور = 100

وجهد البطارية = 35 فولت

من هذه المعطيات سنحسب باقى المقاومات المجهولة وهى مقاومة المشع ومقاومتى مجزئ الجهد العلوية والسفلية

اولا : مقاومة المشع:

حيث معامل التكبير = مقاومة المجمع / مقاومة المشع

Av = Rc/Re or Re = Rc/Av
Re = 2/10
Re = 0.2 ohms

طبعا اختيار نقطة التشغيل بتكون فى الوسط وبتكون عند جهد = نصف جهد البطارية كما تعودنا

اى ان الجهد على المجمع = 35/2 = 17.5 فولت

ثانيا : تيار المجمع

بمعرفة جهد المجمع ومقاومته معلومة = 2 اوم نحسب تيار المجمع من قانون اوم


V = I*R or I = V/R
I = 17.5/2
I = 8.75 amps (yikes!)

حساب قيمة المقاومة السفلية لمجزئ الجهد:

لكى نحسب قيمة المقاومة السفلية لمجزئ الجهد على القاعدة يجب معرفة اولا جهد القاعدة
وبمعرفة التيار المار فى مقاومة مجزئ الجهد يمكن بسهولة من قانون اوم معرفة قيمة المقاومة السفلية

نبدا اولا بمحاولة الوصول لمعرفة جهد القاعدة :

جهد القاعدة = الجهد على مقاومة المشع + جهد الوصلة قاعدة / مشع ( 1 فولت )

الجهد على المشع = تيار المشع * مقاومة المشع

بمعرفة تيار المجمع ( تقريبا = تيارالمشع) ممكن حساب الجهد على المشع

V = I*R
V = 8.75*0.2
V = 1.75 volts

هنا المصمم اختار الجهد بين وصلة القاعدة / مشع ب 1 فولت بعد ان كان مختارها 0.6 فولت فى المثال السابق على اساس ان تيار القاعدة هنا كبير وكلما زاد تيار القاعدة بيزيد معه جهد القاعدة / مشع

Vbe=1.0 volts.

Vbe ويمكن ايضا تعيين قيمة

Vbe /Ic من الداتاشيت لمنحنى العلاقة بين

وعليه بمعرفة جهد المشع والجهد على الوصلة قاعدة مشع يكون :

جهد القاعدة = 1.75+1.0=2.75 فولت

وصلنا لجهد القاعدة .. الان نحاول حساب قيمة التيار المار فى مقاومة المجزئ عن طريق معرفة تيار القاعدة اولا وبضرب تيار القاعدة فى 12 ( او عشرة ) يمكن حساب تيار المجزئ وحكاية ضرب تيار القاعدة فى 10 او 12 هى نسبة اختارها المصممون كنسبة بين التيار الداخل لقاعدة الترانزستور الى التيار المار فى مقاومة مجزئ الجهد

حساب تيار القاعدة:

ولان بيتا معروفة فيمكن بسهولة حساب تيار القاعدة كالتالى:

I = Ie/Hfe
I = 8.75/100
I = 0.0875 amps

بمعرفة تيار القاعدة نضربه فى 12 (نسبة اختارها المصمم وبعضهم يختار عشرة )
يعطينا التيار المار فى مجزئ الجهد

هذا التقسيم ( 10 او 12 ) على اساس ان تيار القاعدة يمكن اهماله حتى لايؤثر على تقسيم الجهد بين المقاومتين

من هنا يمكن حساب قيمة التيار المار فى دائرة المجزئ = 12 *تيار القاعدة
= 12*0.0875 = 1.05 امبير


اذن المقاومة السفلية = جهد القاعدة / تيار المجزئ
Rbase = 2.75/1.05
Rbase = 2.62 ohms

لحساب المقاومة العلوية:

المقاومة الكلية للمجزئ = جهد البطارية / تيار المجزئ
= 35 / 1.05
= 33.3

المقاومة العلوية = المقاومة الكلية - المقاومة السفلية
=33.3 – 2.62 = 30.68

سنختار قيمة واقعية 30 اوم

ملحوظة : لكى تختار نقطة التشغيل فى المنتصف بالضبط يجب ضبط المقاومة السفلية لمجزئ الجهد حتى نحصل على نقطة التشغيل فى المنتصف
يجب ان تنتبه ان بيتا والجهد بين القاعدة والمشع يتغير بتغير الحرارة فيجب ان تستقر حساباتك بعد استقرار درجة الحرارة
طبعا لاننسى وضع مكثفات على الدخل والخرج للربط