تصميم الدوائر الإلكترونية

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

Piezoelectricity

كما أن مشاهدة باقى الصفحة تعرض صور الكريستال و أيضا بعض السماعات و التى تسمى Buzzer و كلها من هذه البلورات والتى من 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.

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.

AOCJY.pdf

الرسم التالى يبين الدائرة المكافئة للبلورة

والرسم التالى لمنحنى الاستجابة

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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 .

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 أو PNP 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.

هنا نقطة هامة يجب أن ندركها جيدا وهى الفرق بين الوحدات الجاهزة مثل TIP130 TIP140 وبين أن تبنى شبيه من 2 ترانزستور.
بالطبع ستظن أن ما تأتى به الشركات هو أفضل ما يكون حيث تراعى فيه كل الأمور ، لكن لننظر في هذه التوصيلة

لو نظرنا للترانزستور فى التوصيلة على اليسار Darlington 3 وهى من TIP130، سنجد أن الباعث متصل بالقاعدة و كلا المجمعين Collectors معا، هنا حقا بيتا ستصبح 1000 لكن عندما نضع الحمل كما بالرسم و نطبق تيار القاعدة، سيدخل الترانزستور الأيسر فى التشبع وهذا يجعل جهد الباعث/مجمع 0.2 فولت و يمرر تيار يدفع الآيمن للتشبع، ولكنه يريد لكى أن يكون فى التشبع أن يكون القاعدة أعلى من المجمع حوالى 0.5 وهذا مستحيل لأن جهد الترانزستور الأيمن عكس ذلك فإما أن يدخل الأيسر فى القطع ليكون الأيمن فى التشبع أو يكون الأيسر فى التشبع و الأيمن موصل لكن لا يدخل التشبع.
وهذا هو المتاح. و من ثم يكون جهد المجمع/باعث للخرج أعلى بكثير من جهد التشبع و يسبب فقد فى الحرارة ألخ، لذا هذه الترانزستورات جيدة للتحكم فى ريلاى أو ما شابه لكن التيار العالى سيسبب مشاكل.
الطريقة اليمنى Darlington 4 و المبنية من 2 ترانزستور منفصلين، سنجد أن Q1 يمكن أن يدفع للتشبع ببساطة و ذلك لكونه متصل بالتغذية مباشرة فلا شيء يمنعه من التشبع ولا يحد التيار إلا الدائرة الخارجية كما ذكرنا سابقا، هنا فالتيار العالى يستطيع أن يمد قاعدة Q2 بالتيار الكافى للتشبع و نظرا لكون الحمل بين مجمعه Collector Q2 و التغذية فيمكن للقاعدة أن تعلو عن جهد المجمع مسببة حالة تشبع حقيقية للترانزستور Q2. نظرا لأن الدائرة الخارجية هى التى تحد التيار لذا يجب إضافة المقاومة Rs فى أى مكان لتحد من تيار قاعدة Q2 فلا يزيد عما هو مقنن لها.

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 .

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

تكبير القدرة

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

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 سابقا بتحليل 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

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 وهى كالنظام 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 وهى كالنظام 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 وهى كالنظام 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 وفيها تكون 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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

دائرة دارلنجتون مع دفع وجذب :

لو نظرنا للدائرة السابقة

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 بيانات Data 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 الحركة فى 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 ؟

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

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 الأمثل وهو يحاول ألا يجعل الترانزيستورين موصلين معا أثناء الانتقال من مستوى لآخر
سنتحدث عنه بالتفصيل إن شاء الله فى شرح دوائر TTL
المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن أنواع أخرى من الترانزستورات

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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 الأوان أن 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.

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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؟

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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

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.

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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.
يجب أن لا نفترض المثالية أيضا هنا فمشكلة الدارلنجتون الخاصة بالترانزستورات و المشروحة بالترانزستور TIP130 صحيحة هنا أيضا و الترانزستور لا يدخل فى التشبع الكامل و يكون عليه فولت عالى نسبيا و يفقد كثير من الحرارة.
IGBT02.jpg
يجب أن لا نفترض المثالية أيضا هنا فمشكلة الدارلنجتون الخاصة بالترانزستورات و المشروحة بالترانزستور TIP130 صحيحة هنا أيضا و الترانزستور لا يدخل فى التشبع الكامل و يكون عليه فولت عالى نسبيا و يفقد كثير من الحرارة.

نلاحظ أن المكافئ به ترانزستور حماية حتى لا يزيد التيار عن حد قد يسبب تلف للوحدة خاصة أن أغلب هذا النوع يستخدم فى وحدات توليد التيار المتردد من الجهد المستمر المعروفة باسم Inverter للتحكم فى سرعة موتورات التيار المتردد عن طريق تغيير التردد .
الصورة المقابلة لوحدة من أربع ترانزستورات و الثنائيات اللازمة لتكوين فرعين من الثلاث أفرع المطلوبة للتحكم فى موتور 3 فاز.

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

دوائر مكبرات القدرة:

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

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

مكبر 100وات

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 40Watt تحتوى هذه المكونات ولكن بصورة متقدمة لأنها دائرة عالية الجودة، و لتسهيل الفهم رأيت أن أبدأ بدائرة 100Watt حيث أنها أبسط و هذه المكونات فيها واضحة ثم 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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

مكبر 40 وات :

تدخل الإشارة (ميكروفون أو مصدر صوتى أو حساس) من أقصى اليسار حيث 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 R1=1M,C1=200pF
الترانزيستورين Q1,Q2 بالمقاومات R4,R5,R9,R10 تشكل مكبر تفاضلى وهو مكبر عادة ذو كسب عالى و حسن الأداء – يقلل من تأثير خطوط التغذية و لزيادة الكسب لهذه المرحلة يفضل وضع مصدر تيار ثابت وهو هنا الثنائى D1=CR200 وهو ببساطة مجموعة مكونات و يمكنك تحميل خواصه من هنا
http://www.datasheetspdf.com/PDF/CR200/99930/1
المكبر التفاضلى له دخلان و الخرج هو الفرق بينهما لذا فالمكبر التفاضلى المذكور يقبل الإشارة على قاعدة Q1 و يأخذ تغذية خلفية من خرج المكبر على قاعدة Q2 و طبعا للاستفادة من حسنات هذه التقنية، التغذية الخلفية عبر المقاومة R7= 20K أما باقى المكونات C4=4Pf,R6=1K,C3=100uF فهى فقد لتحسين النطاق الترددى.
كما فى الدائرة السابقة R3 توفر مسار تيار قاعدة للترانزيستور Q1 أما الآخر فمن خلال مراحل الخرج كما سبق.

لتحسين أداء المكبر التفاضلى يمكن استخدام أكثر من مرحلة بالتتابع لذا استخدم الخرجين من الترانزيستورين لتغذية مكبر تفاضلى آخر مكون من الترانزيستورين Q3,Q4 و المقاومة المشتركة للباعث هى Q7 كمصدر تيار ثابت مع الثنائى D2 و باقى المقاومات للضبط فقط.
مقاومات المجمع Collector هنا مصادر تيار مستمر – ولو نظرنا للدائرة المتكاملة IC1 سنجدها عبارة عن 4 ترانزيستور فقط!!
لماذا إذن؟ كما سنعرف لاحقا فى تقنية الدوائر المتكاملة و أشباه الموصلات عموما من الصعب جدا عمل قطعة بهذه المواصفات بدقة عالية لكن يمكن أن نصنع عديد من القطع متقاربة إلى دقة 1% أو أحسن ولكن حوالى 10-20% مما تريدها أن تكون.
هنا الآن لدينا 4 ترانزيستور متماثلين جدا و متلاصقين ميكانيكيا و طبيعيا مما يجعلهم متماثلين حتى فى كافة الظروف من درجة حرارة الخ و خواصها من هذا الرابط
http://www.datasheetspdf.com/PDF/CA3045/496829/1
بعمل قصر بين القاعدة و المجمع Base-Collector Short يتحول الترانزيستور لثنائى و بالتأكيد سيكون مماثل للترانزيستور شبيهه على نفس القطعة .
من هنا حولنا 2 إلى ثنائيين ووضعناهما مع ترانزستورين (الكل داخل نفس العبوة) لتحقيق أعلى درجات التماثل و التتابع مع تغير الظروف من حرارة – تيار – الخ
خرج كل من الترانزستورين Q3,Q4 يغذى ثنائى والذى يتحكم بدوره فى تيار الترانزيستور المناظر فنجد
Q3 من خلال الثنائى - ترانزيستور فى IC1 إلى باعث Q5 و أيضا
Q4 من خلال الثنائى - ترانزيستور فى IC1 إلى باعث Q6 .
نلاحظ أن هنا اختلافا جوهريا بين هذه الدائرة والسابقة وهو أن هناك استخدم N,P ولكن هنا أستخدم N فقط لذا وجب أن يكون جهد الطاقم العلوى عكس ألطاقم السفلى وهذا يتحقق لأن منذ دخول الإشارة وحتى الآن نستخدم مكبرات تفاضلية و التى لها خرجان عكس بعضهما لذا، سيكون خرج Q5 عكس Q6 و الباقى متماثل.
ثنائيات الزينر لنفس الهدف وهى زيادة فى الاحتياط لأن الترانزستورات مزودة بها داخليا.
كل طاقم مكون من 3 ترانزستورات بالمقاومات 1كيلو – لاحظ الترقيم من 21 إلى 23 و أيضا من 16 إلى 18 فهى مثل السابقة
المرة القادمة إن شاء الله نشرح الدائرة بتقنية D

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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

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 القادمة

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

مكبر 100 وات طراز D :

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

مكبر 200 وات طراز G :

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

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

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 UHF مثلا
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

لا يمكن ترك هذا الموضوع قبل أن ندرس بعض التوصيلات الرائعة للموسفيت

[maged.a.mohamed (ماجد عباس محمد)]

توصيل الموسفيت على التوازى MOSFET Parallel Connection:

أكثر استخدامات الموسفيت فى القدرات العالية كمفتاح إما لتشكيل الخرج كموجة جيبية أو لتوصيل و قطع أحمال كالموتورات و الريلايات و غيرها. لكن قد يكون احضار وحدات ذات قدرة أعلي غير متاح محليا، فهل يمكن التوصيل على التوالى و التوازى لزيادة القدرة؟

سبق أن ذكرنا أن التوصيل على التوازى ممكن بالنسبة للموسفيت لكن عند توصيل عدد منها تتدخل عدة عوامل لتجعل الإحتياط واجبا.
قبل أن نناقش الحلول لنتذكر سريعا ما هى المشكلة.
فى الترانزيستورات العادية يستولى أحدهم على التيار كله فيسخن و ينخفض أكثر الجهد عليه فيزيد التيار فيتلف.
أما فى الموسفيت فعند التوصيل يكون مقاومة وهى أقل من أوم فى الوحدات ذات الجهد العالى مثل IRF450;IRF640 حيث تتحمل 400 فولت و تقل إلى 0.02 أوم فى IRF540 مقابل 100 فولت و تنخفض إلى 4 مللى أوم مقابل 40 فولت للترانزيستور IRF1404
التوصيل إثنين على التوازى يتيح أن يزيد التيار مرة ونصف وليس مرتين كما نتوقع و السبب عدم تساوى قيم هذه المقاومات بين أفراد الرقم الواحد. و كل ترانزيستور آخر يعتبر بنصف قيمته فقط.
لذا لنخرج بالقاعدة الأولى : عند إصلاح جهاز ووجدت به ترانزيستور تالف من مجموعة موسفيت على التوازى، لا تختار بديل ولا تستبدل التالف. استبدل المجموعة كاملة و تكون من مصدر واحد و كل كتابتها متطابقة. لا تستخدم ترانزيستورين من ما لديك (جديد) و تستكمل من السوق فلن تتساوى المقاومات و سيكون الناتج عمره قصير.
القاعدة الثانية : تعودنا أن نعتبر الترانزيستور الذى يتحمل فولت أعلى سيكون أفضل، ليس دوما تأكد من قيمة المقاومة Ron و ستجدها لحسن الحظ فى أعلى أول صفحةمن الداتا شيت حيث يعطى الفولت و التيار و المقاومة. لو لم تكن مساوية أو أقل سترتفع حرارته أكثر من سابقة فلا تشكو أنك استخدمت البديل ولكنه يسخن.
لو نظرنا لتوصيل هذه الترانزستورات معا

سنجد أن وصلة المصبDrain تجمع الثلاثة معا و كذا وصلة المنبع Source ، حسنا الآن من اين سنأخذ أطراف التوصيل للتغذية و الحمل؟
لو أخذنا من المصدر Source الأيمن سيكون المسار للأوسط أطول و للأيسر الأطول أيضا. ولو أخذنا من المنتصف سيكون مسار الأول و الأخير أطول. لذا حاول كما بالرسم التوصيل لنقطة ما على البوردة توفر مسارات متساوية طولا و عرض التراك أيضا. برنامج الرسم يقدم لك عادة بيانات كل تراك فتعلم كم طوله.
هنا الراسم الآلى Auto-Router لا يجدى.

لو الدائرة تستخدم فولت عالى فالمقاومة أصلا كبيرة و ستجد مقاومات صغيرة لتحسين تقسيم التيار بينهم ، إن لم تجد ، حسنا المصمم اعتبر أن سعره أقل من استخدام مقاومات وات عالى.
المشكلة تظهر أكثر فى الفولت الأقل و التيار الأعلى و لكن نظرا لصغر المقاومة الداخلية، يمكن استخدام أسلاك توصيل بطول واحد خارج البوردة لنقل التيار من طرف المصدر Source او المصب Drain لروزيتة التوصيل وهذا ما عبر عنه فى الدائرة التالية حيث تجد خط يوصل من كل مصدر Source إلى نقطة بإسم “سالب البطارية Battery Negative لتأكيد هذا المسار”

فى محولات الإنفيرتر و حيث يكون تيار الإبتدائى كبير ( بطارية 12 فولت) ستنشأ الحاجة لإستخدام أكثر من سلك لتوفير القطر اللائم للتيار، حسنا يمكن جمعهم عند نقطة المنتصف فقط أما الأطراف فيوصل كل طرف لموسفيت وهذا يضمن تساوى التوزيع. مشروحة بالرسم تفصيلا فى سلسلة المحولات.
أيضا هناك نقطة هامة يجب أن تراعى خاصة لو التردد عالى، كلنا نعتبر أن البوابة Gate فى حكم المفصولة لمقاومتها العالية، هذا إلى حد بعيد صحيح لترانزيستور واحد لكن لمجموعة يجب أن نراعى أن السعة بين البوابة Gate و المصدر Source تجمع معا كمكثفات على التوازى و من ثم يجب على دائرة التشغيل توفير التيار اللازم لشحن و تفريغ هذه السعة.
ماذا لو أحتاج الأمر لفولت أعلى وليس متيسرا شراء وحدات ذات فولت عالى؟؟