استخدام مصدر واحد للتغذية
أحيانا نحتاج التغذية من مصدر واحد مما لا يتيح استخدام +/- فولت، لذا يجب أن نخلق ما يسمى الأرضى الافتراضى Virtual Ground وهو نقطة ما نعتبرها مرجع جديد بخلاف سالب البطارية.
لتحقيق ذلك هناك طريقتان إما مجزئ جهد بمقاومتين متساويتين أو مقاومة و ثنائى زينر بنصف القيمة.
و يوضع عادة إما مكثف واحد أو مكثفين حسب الرسم المرفق.
ولكن هل هناك فرق؟
أولا: بين الزينر و المقاومات
• الزينر أغلى من المقاومة
• من الصعب أن تجد الزينر بالقيمة الدقيقة إن شئت فمثلا الزينر 6 فولت فى الواقع 6.3فولت أما المقاومات فبالقياس تستطيع أن تجد مقاومتان متطابقتان إن شئت أو استخدام مقاومة متغيرة POT كما بالشكل 5 ويلاحظ هنا أن المقاومة المتغيرة مساوية لقيمة الخطأ فى المقاومة الثابتة، أى لو كانت المقاومة11 = 10ك+/- 10% تكون المقاومة المتغيرة POT = 1ك أوم وهكذا.
لماذا أطراف المقاومة المتغيرة POT مرقمة؟ هل لها ضرورة؟
نعم فالطرف 2 هو المنزلق أما الطرف1 هو الطرف الذى يلامس المنزلق عند إدارته أقصى اليسار (فى الاتجاه الذى تتوقع فيه تقليل الظاهرة – و أقول الظاهرة وليس الفولت) و الطرف 2 هو الطرف الذى يلامس المنزلق عند إدارته أقصى اليمين (فى الاتجاه الذى تتوقع فيه زيادة الظاهرة – و أقول الظاهرة وليس الفولت)
ما قصة الظاهرة و الفولت هذه؟
ببساطة، المستخدم يتوقع أن يحرك المفتاح يمين مثلا ليزيد سرعة المروحة ولن يفكر أنك استخدمت طريقة ما بسببها تحرك المفتاح يمين يزداد جهد فيزيد تأخير نبضه تقلل الخرج للمروحة فتقل سرعتها! ببساطة سيقول المفتاح مقلوب الأطراف و ندخل فى حوار طويل ما معنى كلمة مقلوب
• النقطة الثالثة، هل لاحظت أن الأشكال بالمقاومات مكتوب فيها V,V/2 بينما فى الزينر مكتوب 12فولت،6فولت، هذا لأن الزينر لا تتغير قيمته بتغير قيمة الجهد بينما بالمقاومات ستتبع قيمة V/2 نصف قيمة جهد التغذية V فعند تغير جهد البطارية تظل V/2 نصف قيمتها بينما سيظل الزينر 6 فولت.
لا تظن أن هذا جيد أو رديء ، فكلا الوضعين له استخدامه فمثلا فى المكبر يفضل استخدام المقاومات لتحديد V/2 حتى تكون دوما نصف البطارية عند استهلاكها و هبوط الجهد (البطارية ألمسماه 1.5فولت تبدأ 1.4 و بعد قليل تستقر عند 1.2 فولت حتى نهاية عمرها فتهبط إلى 0.9فولت والقيم أقل للوحدات القابلة للشحن) فلو قلت بطارية 6 فولت فأنت فعلا تتحدث عن 5.6 إلى 4.8 و انتهاء إلى 3.6فولت – لكن فى دائرة لتحديد هل البطارية صالحة أم يجب تغييرها فيجب استخدام زينر للمقارنة
• لماذا تضع مكثفات عالية القيمة 10 مايكرو مع المقاومات و 0.1 فقط مع الزينر؟
السبب أن المقاومات لا يمكن وضعها بقيم صغيرة حتى لا تسحب تيار كبير لا داعى له لذا تصبح عرضة لالتقاط جهود من الوسط المحيط وهى متصلة بمدخل تكبير للمكبر، مما يجعل أى جهد عليها يظهر مكبرا فى الخرج. أيضا لو استخدمت زوج من المقاومات لتغذية كل المكبرات المستخدمة فى الدائرة، ستؤثر كل منها على الباقى و المكثفات هنا تلغى هذه التأثيرات أما الزينر فبحكم أنه مثبت للفولت أصلا فهذا التأثير محدود جدا منه إلا أنه هو يعمل كمصدر للضوضاء لهذا المكثفات المستخدمة هنا من الأنواع الأنسب للترددات العالية و قيمتها صغيرة.
ثانيا: بين المقاومات و بعضها
هناك ثلاث دوائر باستخدام المقاومات لا تختلف سوى أين وضع المكثف و هل نستخدم مكثف واحد أم اثنين. الفرق بينهم فقط فى لحظة بدء التشغيل حيث المكثفات فارغة و تبدأ فى الشحن.
ففى شكل1 مثلا، عند البدء سيكون المكثف1 فارغا و يفرض على قيمة V/2 أن تبدأ بصفر و تعلو بالتدريج بثابت زمنى قدره R1//R2*C1 أى 5ك أوم × 10 مايكرو = 50 مللى ثانية. و نظرا لكونه غالبا متصل بالطرف الموجب للمكبر فيبدأ الخرج بالصفر ثم يرتفع تدريجا حتى القيمة V/2
فى شكل 2 نفس النقاش إلا أنه نتيجة للبدء بجهد مكثف = صفر، سيبدأ الخط V/2 بالقيمة الكاملة للبطارية V ثم يتقص بالتدريج بنفس الثابت الزمنى
أما الشكل4 فالمفروض نظريا ألا يكون هناك خرج لكن نظرا لعدم تساوى قيمة المكثفات ستكون هناك نبضة صغيرة غير محددة الاتجاه و زمنها قصير جدا بثابت زمنى يعتمد على الفرق بينهما.
أما كيف نحسب هذه المقاومات والمكثفات، فالأمر سهل.
احسب كم مكبر سيتم توصيلهم بهذه النقطة – لنفترض مثلا خمسة.
نجمع إجمالى تيار انحياز القاعدة لهم Input Bias Current وليكن 30+30+10+10+20 مجموعة من أرقام مختلفة ليست كلها LM741 = 100 نانو أمبير
حتى لا نجعل هذه التيارات تؤثر على قيمة الجهد نفترض أن التيار فى مجزئ الجهد على الأقل 10 أمثال هذه القيمة فيكون 100×10=1000 نانو أى 1 مايكرو أمبير
لو أن جهد البطارية 12 فولت مثلا يكون مجموع المقاومتين = 12 ÷ 1 = 12 ميجا أوم
إذن يجب ألا تزيد المقاومات عن 12 ميجا أى 6 ، 6 ميجا طبعا قيمة عالية جدا و نختار أى قيمة أقل سيكون أفضل حتى لا تتداخل مقاومة خامة البوردة والرطوبة الخ ولا اعتراض على استخدام قيمة شهيرة مثل 10ك أو 12 ك كما يجب ألا تكون قليلة جدا حتى لا تستنزف البطارية دون داع.
حساب المكثف بنفس المعادلة السابق استخدامها فى تحديد النطاق الترددى Fl=1/(2 π Req*C)
حيث هو أقل تردد متوقع ظهوره وغالبا يؤخذ تردد المنبع 50ذ/ث
هيه – الجهاز يعمل على بطارية!!! – أجل ولكن المجال الكهربى و المغناطيسى للتيار العمومى حولك فى كل مكان
Req حاصل المقاومتان على التوازى و يساوى نصف أحداهما لأنهما متساويتان
C المكثف المطلوب استخدامه
المرة القادمة إن شاء الله سنستخدم المكبرات المخصصة لتغذية البطارية و سنحسب النطاق الترددى
LM324-LM358
توجد المكبرات على عدة صور، ناقشنا منها سابقا ثلاث مستويات من الجودة مثل LM741A, LM741, LM741C وطبعا قد تختلف شكل العبوة كما فى صفحة4 تجد هذا الرقم فى أربع أشكال مختلفة يتميز كل منها بإضافة حرف إضافى بعد الاسم السابق.
بعض الأرقام تحتوى عدد مختلف فى نفس العبوة أو عبوة أكبر لكن لا تغيير فى المكبر ذاته مثل الرقم TL081 والذى سنتعرض له لاحقا يحتوى مكبر واحد لكن TL082 تحتوى زوج من TL081 فى نفس العبوة و TL084 تحتوى أربع وحدات TL081 داخل عبوة من 14 طرف والهدف من هذا التوفير فى ثمن المكبر و الدائرة حيث ثمن TL084 ربما لا يزيد كثيرا عن TL081 كما أن التوصيلات ستكون أسهل حيث التغذية مشتركة.
أيضا LM358 تحتوى على مكبرين بينما LM324تحتوى أربع مكبرات من نفس النوع.
جدير بالذكر أن معظم المكبرات الأحادية تتبع نمط أطراف موحد، والأطراف الغير مستخدمة فى بعض الأرقام مثل 1،5 فى LM741 وكذا المزدوجة تتبع نمط آخر موحد والرباعية أيضا.
يمكنكم تنزيل صفحة البيانات Data Sheet من الرابط التالى
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM324/49381/1
وهو للقطعة الرباعية LM324 أما الثانية فيمكن بكتابة رقمها فى نفس الموقع والبحث.
سنلاحظ فى الصفحة الأولى خواص متعددة و ميزات خاصة منها التغذية من 3فولت إلى 30 فولت أو +/-1.5فولت إلى +/- 15 فولت
التيار مناسب لاستخدام البطارية و أيضا يحدد قيمته 700 ميكرو أمبير أى أقل من 1 مللى وهو لا يعتمد على قيمة الجهد
أيضا نقطة هامة وهى عند استخدام مصدر واحد فإن جهد الدخول يشمل الأرضى (صفر فولت) وكذا الخرج يصل للأرضى بصرف النظر عن قيمة التغذية.
كيف حقق هذا؟ المسألة بسيطة – لنذهب لصفحة رقم2 لنرى التركيب من الداخل.
لو نذكر 741 كانت مرحلة الدخول من مكبر تفاضلى Differential Amplifier وكان من ترانزيستورات NPN أو س م س، وهذا يعنى أن الدخل على القاعدة يفصله عن الأرضى كل من الباعث و مقاومته التى غالبا ما تكون ترانزيستور آخر
ما لم يكن الترانزيستور الآخر و وصلة القاعدة / باعث فى حال التوصيل ، لن تعمل مرحلة الدخول و يتوقف المكبر كله
هنا استبدل س م س بآخر م س م PNP (الترانزستورات 1،2،3،4 بطريقة دارلنجتون) و بالتالى فبين الدخول على القاعدة والأرضى تجد وصلة المجمع Collector و بالتالى فالانحياز نحو الأرضى يجعل الترانزيستور فى حال توصيل أكثر و بالاختيار المناسب للمكونات يمكن تجنب التشبع Saturation
بالنسبة للخرج سنجد أنه يشمل ترانزيستور مباشرة للأرضى أى بدون مقاومة 50أوم كالسابق مما يتيح له فى حال التشبع أن يصل لقيم لا تزيد عن 0.2 فولت و رغم ذلك لا خطورة من حدوث قصر لأن التيار محدود بقيم قصوى لو تعداها سيدخل Q7,Q12 للحد من التيار حسب ما إذا كان القصر على أى من المصدرين (لا ننسى أن الأرضى يعتبر مصدر ) إلا أن التأثير الحرارى يجب تجنبه لذا لا يجب أن يستمر هذا القصر فترات طويلة.
هذا يضع لنا شرط هام فى الاستخدام وهو أن 741 كان يستخدم نوع ترانزيستورات يحتاج تيار انحياز القاعدة داخل إلى القاعدة أما هنا فالعكس أى يخرج من القاعدة و هذا يشكل نقطة هامة إن كان مصدر الإشارة مصدر تيار وليس جهد مثل بعض حساسات الحرارة و LED مستقبل الإشارة تحت الحمراء.
كما نلاحظ أن Input Offset Current أقل بنسبة العشر مما يجعله أفضل.
كل هذه التحسينات جعلت منه مكبر أنسب للعديد من التطبيقات كما فى صفحة البيانات كالمرشحات و مولدات النبضات و تابع الجهد وهو مكبر كسبه =1 و يقابل تابع المهبط Emitter Follower من حيث توفير معاوقة دخول عالية جدا و معاوقة خروج صغيرة جدا.
هذا المكبر يعتبر طفرة و قد استخدمته فى مكبرات صوتية كثيرة و كان أداؤه رائع إلا أن هناك العديد من الأرقام ظهرت بعده و فاقته مثل LM837 وغيره
هناك نقطة يجب أن تراعى فى استخدام كمكبر صوتى وهى أن أى مكبر يعمل فى منطقة من اثنتين إما مكبر إشارة صغيرة و خرجه صغير ليغزى مرحلة تكبير قدرة – أو فى إشارة كبيرة فى أوائل مكبر قدرة أو مثلا مكبر مستخدم فى Graphic Equalizer حيث تزيد سعة الإشارة عن نصف فولت
مرحلة الخرج لهذا المكبر تعمل بنظام A (راجع الشرح السابق) و تدخل فى B عند الإشارة العالية (صفحة8) لذا يجب توصيل مقاومة حوالى 6.8ك أوم بين الخرج والأرضى لتفادى حدوث تشويه Cross Over Distortion
هذا المكبر شائع الاستخدام فى الأوساط الصناعية و دوائر التحكم لقدرته فى معالجة أحمال حتى 20 مللى أمبير فيمكنه أن يتعامل مع Led مباشرة كما أن خرجه متوائم مع معظم عائلات الدوائر المنطقية.
هذا عظيم لكن ما زال تيار الدخول كقيمة عالى ولا يناسب بعض التطبيقات.
هذا موضوع المرة القادمة إن شاء الله
مكبرات ذات معاوقة دخول عالية
وصلنا بالتقنية المتقدمة لمكبر LM324/LM358 لتيار دخول Input Bias Current قليل جدا بقيمة 45 نانو أمبير وهى قيمة تصلح لكثير من التطبيقات التى لا تناسب LM741 و نتائج أفضل فى كثير من الدوائر الأخرى مثل دائرة التكامل و أمكن استخدامه مع بعض ثنائيات الأشعة تحت الحمراء للاستقبال IR Rx LED و لكن مازالت لا تناسب تطبيقات أخرى تعتبر 45 نانو أمبير عالية مثل مقياس الرطوبة الجوية ، دوائر اللمس والمرشحات ذات معامل جودة عالية Hi-Q Notch Filter وأيضا دوائر التكامل للترددات المنخفضة و دوائر هامة جدا هى دوائر “العينة” وهى Sample And Hold حيث يستخدم مكثف صغير مع مفتاح الكترونى لأخذ عينات من جهد متغير والاحتفاظ بها زمن يكفى للقياس أو تنفيذ عملية ما و شقيقتها دائرة كشف القمة Peak Detector والتى تحتفظ بأعلى قيمة موجبة أو سالبة حسب التصميم.
تاريخيا، لجأ المصممون الأذكياء لوضع زوج من ترانزستورات FET أو MOSFET لتحقيق هذا الهدف.
دخول الترانزيستور يوفر المقاومة العالية جدا المطلوبة و خرجه يمد المكبر باحتياجاته، و من ثم تم دمج التقنيتين معا فى شريحة واحدة ببساطة كما قلت ونتج عنها LF13741 والذى هو زوج من الترانزستورات FET مع مكبر LM741 تقليدى ومن هنا جاء الاسم
يمكن تحميل صفحة البيانات Data Sheet من هنا
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LF13741/542095/1
فى الصفحة الأولى ستجد تركيبه من الداخل والذى لا يزيد عما ذكر إلا أن زوج الترانزيستور FET له مقاومة حمل لطرف الـمصب Drain عبارة عن مصدر تيار ثابت (راجع هذه الدائرة فى جزء المكبر التفاضلى).
أول ما يلفت النظر هنا هو قائمة الخواص بالجزء الأيسر من الصفحة حيث نجد أن قيمة تيار الدخول انخفضت بنسبة 1 ÷ 1000 عن سابقة أى 50 بيكو أمبير بدلا من 45 نانو أمبير
ثم نجد معاوقة دخول عالية High Input Impendence و قيمتها 5 × 10 (مرفوعة للقوة 11) أى 5 ثم 11 صفرا أو 50 مليون ميجا أوم، وهذا طبعا ينعكس على الاستخدامات وهى مذكورة يمين الصفحة الأولى Applications حيث تجد منها
Smoke Detector وهو كاشف الدخان!!
هيه - هذا ليس إلا تكرار لموضوع ثنائى الأشعة تحت الحمراء والذى قيل فى LM358
مهلا، القضية مختلفة، فتلك ليست إلا وسيلة قليلة الكلفة ولا تستخدم احترافيا كثيرا وهى عرضة للتأثر بالأتربة و كل ملوثات الجو التى تحجب الضوء حتى البخار الكثيف
ما نعنيه هنا هو النوع الذى يكشف عن جزيئات الكربون الناتج من الاحتراق و تحتوى غرفة (بحجم حبة الحمص ) بها قليل من مادة مشعة ضعيفة (آمنة) و فيها قطب توصيل. الهواء يجعل معاوقة هذه الغرفة عالية جدا (لاحظ لا شيء اسمه مفتوح إلا فى الفراغ خارج الكوكب) و عند مرور ذرات الكربون داخل هذه الغرفة يتأين الهواء قليلا مسببا مرور تيار ضعيف لا يكتشف إلا بهذه التقنية من المكبرات.
طبعا هذه المحاولة كانت قفزة للأمام وكما يذكر فى ألوصف العام أول الصفحة الأولى General Description، نجد سهولة الاستخدام و تقديم شيء معلوم لدى الكل و يمكن ببساطة استخدامه فى التصميم دون مشاكل، بل يمكن أيضا رفع 741 من الدائرة ووضع 13741 دون تعديلات و للحصول على أداء أفضل.
ولكن لابد من وجود مشاكل مثل البطء لأن كلما زاد عدد الترانزستورات فى المكبر قلت سرعته (لازدياد السعات الشاردة المكونة من أجزاء الترانزيستور – راجع الترانزيستور سابقا) ما لم تستخدم تقنية جديدة ترفع الأداء بوجه عام.
لذا نجد فى الوصف العام أنه للحصول على سرعة أعلى و ضوضاء أقل استخدم المكبرات LF155, LF156, LF157
كيف إذن ولم تكن 155،156 قد صنعت بعد أن يذكر استخدم كذا وكذا لنتائج أفضل؟!!!
أخى – هذا دليل على أن هذه الخواص قد تم تنقيحها لاحقا ليعلم من لم يرى دعاية 155 الخ أن هناك شيء أفضل بدلا من أن يبحث و ربما يقوده بحثه لشركة منافسة.
فى آخر صفحة الخواص تجد الدوائر التى ذكرت فى جزء التطبيقات.
من الأمثلة المتطورة لمكبرات FET المجموعة TL080,TL081,TL082,TL084 كما أن هناك الشقيقات TL070,TL071,TL072,TL074 والمطابقة لها مع ضوضاء أقل لاستخدامات الإشارة الضعيفة. يمكنك الحصول على صفحة البيانات من الرابط
http://www.datasheetspdf.com/PDF/TL081/257569/1
طبعا قد سبق التوضيح أن الفارق هو كم مكبر داخل القطعة الواحدة.
سنجد أن الخواص تكاد تماثل 13741 إلا فى خاصية معدل الاستجابة Slew Rate حيث نجد هنا أنه 13 فولت / ميكرو ثانية مما يتيح الحصول على نطاق ترددى كبير مع قيمة خرج أعلى (راجع الموضوع فى شرح مكبر العمليات) ولذلك تجد فى آخر الصفحات دوائر تكبير صوتية عالية الجودة ( أفضل استخدام TL07x لأنها أقل فى الضوضاء.
فى المرة القادمة إن شاء الله سنتحدث عن كيفية استخدام القطعة الرباعية المكبرات.
المكونات ذات المكبرات الرباعية LM747,LM324,TL084
هناك العديد من الأرقام تحتوى على 4 مكبرات، لماذا
الإجابة الوحيدة هى الاقتصاد- أى قلة عدد الوحدات حيث واحدة تقوم بعمل أربع وحدات ، مساحة بوردة أقل فواحدة تشغل حجم أقل من أربع وحدات، أسهل فى الرسم فلا توصيل لخطوط التغذية لثلاث من الأربع مكبرات، و أخيرا وليس آخرا سهولة الصيانة ، حدث عطل لديك قطعة واحدة للتغيير و قطعة واحدة للشراء و قطعة واحدة للتخزين.
إذن هل لو كنت فى حاجة لأربع مراحل تكبير متتالية، استخدم واحدة منها؟ - لا تعجب حين تكون الإجابة لا.
لو نظرنا لتوصيل المكبرات على التتابع كما بالرسم التالى ستجد أن هناك سعة شاردة بين كل مخرج و مدخل مكبر آخر وهو بلا شك يزيد كلما قلت المسافات و بلا شك لا أفضل من وجودهم على نفس الشريحة حيث لا تزيد المسافة عن ملليمتر واحد وهو بلا شك يعرض الدائرة للاهتزاز (تتحول لمذبذب)
و كما ذكرنا سابقا فى مراحل المكبر فى الترانزستورات، سيكون هناك تداخل من خلال خطوط التغذية، لذا لو أردت كسب أكثر من 1000 مرة، يفضل أن تكون قطعتين.
يمكنك استخدام القطع الأربع كمرحلة تكبير لأربع مصادر مثلا ما لم تريد عزلا عاليا بين المصادر.
أكثر من قطعة يمكنك منع التداخلات التى قد تحدث من خلال مصدر التغذية بواسطة مكثفات محلية عالية الجودة بقيمة 0.1ميكرو فاراد
هل نستخدم قواعد أم لا؟
هناك جدل حول استخدام هذه القواعد، حيث استخدامها يسهل الصيانة حيث لا يتطلب تغييرها فك لحام و إعادته كما أن فى حالة الأزمات يمكن تغييرها واحدة تلو الأخرى لحين انتهاء العطل، و أحيانا يكون تغيير كافة القطع IC’s فى كارت صناعى أقل كلفة من تكلفة الوردية التى ستتعطل بتوقف هذه الماكينة.
إذن لماذا لا نستخدمها دوما؟
هناك سببان أولهما أن فى الدوائر التى تتعامل مع الترددات العالية، هذه القواعد تضيف للسعة الشاردة وحث الأسلاك مما يسبب اضطراب أداء الدائرة، وفى هذا المجال صنعت قواعد ذات ارتفاع منخفض.
السبب الثانى فى حال تكبير جهود صغيرة جدا (1 مللى فولت أو أقل) ما لم يكون الاتصال جيد جدا بين أطراف المكبر وخانات القاعدة فسيؤدى ذلك لفقد الكسب و التعطل المؤقت أى تعمل ربما أيام وتتوقف فجأة و بدون سبب ظاهر قد تعود للعمل حسب جودة الاتصال، وفى هذا المجال أيضا صنعت قواعد و IC’s أيضا مطلية بالفضة أو الذهب لتحقيق جودة الاتصال و لتجنب التأثر بالعوامل الجوية
هل يمكن أن نزيد كسب المكبر عن القيمة المذكورة فى صفحة البيانات؟
فى المرة القادمة إن شاء الله مزيد من التطبيقات
المقارنات Comparators
كما ذكرنا أن المكبر له كسب عالى جدا لكن نطاقه الترددى قليل، و من خواص المكبر 741 نذكر أن معامل التغير فى الخرج Slew Rate كان نصف فولت لكل ميكرو ثانية. هذا يعنى أننا لو أردنا التحرك من صفر إلى 12 فولت بدائرة مثيلة لشكل 6، سيتطلب ذلك 12 ÷ 0.5 = 24 ميكرو ثانية، وهو 0.02 مللى ثانية وهو مناسب لريلاى أو لمبة بيان لكن لو التعامل مع دائرة الكترونية فالزمن طويل جدا. فقط تخيل ميكروكنترولر يعمل على تردد 20 ميجا و أبطأ طراز يأخذ أقل من ميكرو ثانية لقراءة مدخل يتحرك بسرعة 24 ميكرو أو لنقول 10 ميكرو (لخمسة فولت)، بالتأكيد ما لم ينتظر، سيخطئ القراءة. كما أنه غير مناسب لكل من العائلات الرقمية المعروفة TTL,CMOS كما سنتطرق لذلك إن شاء الله لاحقا.
لهذا نحتاج لزيادة السرعة، ولو رجعنا لشرح التغذية العكسية الموجبة Positive Feedback سنجد الحل.
شكل 7 يوضح استخدام التغذية الخلفية الموجبة لزيادة السرعة فى المكبرات.
فمثلا بمجرد أن يزيد جهد الطرف الموجب ( الغير عاكس للوجه) و المسمى Non Inverting Input عن الطرف الآخر والذى أحيانا يوضع عليه الجهد المرجعى Reference Voltage يميل الخرج للارتفاع فى الاتجاه الموجب والذى بدوره من خلال المقاومة 6 يضع نسبة من هذا الزيادة قدرها = م7 ÷ (م7+ م6) على نفس الطرف مسرعا بذلك الانتقال من الجهد الأول (جهد التغذية السالبة) لجهد التغذية الموجبة.
هذه النسبة تسمى Hysteresis وهى فجوة أرجحيه حيث تضاف لقيمة جهد الطرف الموجب طالما الخرج +ف و تطرح منه طالما الخرج = صفر أو – ف. و من ثم تجد أن الدخل لا يستقر عندها أبدا لآن الخرج من خلال التغذية الخلفية الموجبة سيرجحها إما على حدها الأعلى أو الأدنى.
فمثلا لسهولة الحساب نفترض مصدر تغذية واحد بقيمة 10 فولت و باستخدام القيم فى الرسم ستكون النسبة كما بالرسم التالى بعد توضيح مصادر الإشارة والتغذية
10÷110 = 0.09 و بضربها فى 10 فولت تصير 0.9 فولت
هناك قيمة للجهد من المصدر و المتصل بأطراف الدائرة مباشرة وهناك أيضا جهد على طرف المكبر /المقارن رقم 5 والذى يساوى مجموع الإشارة من المصدر + التغذية العكسية الموجبة
مجرد أن يزيد جهد المصدر Vs عن جهد المرجع Vref وهو جهد الزينر هنا ولو حتى ثبت جهد المصدر على زيادة طفيفة قدرها ميكرو فولت واحد أو أقل، سيكبر هذا الميكرو فولت بالقيمة الكلية وهى كما ذكرنا 100000 فتصبح فى الخرج 0.1 فولت ، وهذا بدوره يعيد للدخل تلك النسبة أى 9 مللى فولت (بدلا من 1 ميكرو) والتى بدورها تكبر 100000 ولن تصل بالطبع 900 فولت و ستقف عند أعلى قيمة وهى 10 فولت و يقفز جهد طرف 5 من قيمة Vref + 1ميكرو فولت أو أقل من ميكرو إلى Vref + 0.9فولت كما سبق الحساب.
يجب أن نذكر هنا أن المقرنات تصلح للاستخدام بمصدر واحد أو مصدرين للتغذية حسب حاجة الدائرة.
هذه الظاهرة مطلوبة أحيانا ومرغوبة أحيانا و غير مرغوبة فى قليل من الحالات.
هى مطلوبة فى التعامل مع كافة أنواع المفاتيح ذات تلامسات ميكانيكية والسبب أن التوصيل والقطع لا يتم مرة واحدة ولكن الاهتزاز الميكانيكى يجعل منها عملية متكررة وبدلا من الحصول على نقلة واحدة تكون عدة تذبذبات حول القيمة الوسطى وهذا يعطى عدة نبضات بدلا من واحدة كما بالرسم
و يسمى هذا الأثر De-bounceأى إلغاء الارتداد و يمكن التحكم فيه بتغيير النسب فكلما زادت المقاومة 7 زاد المدى الذى تظهر فيه هذه الظاهرة من ناتج المعادلة السابق شرحها فلو أصبحت 50 بدلا من 10 سيكون المدى
50/150=الثلث أى 3.333فولت بدلا من 0.9 وطبعا العكس بالنسبة للمقاومة 6 فلو جعلناها 15 بدلا من 100 ستكون النسبة 10/25=0.4 أى 4 فولت وهكذا.
تكون هذه الظاهرة مرغوبة حين نتحسس جهدا متغيرا بطيئا و لكن لا نستطيع أن نضيف هذا الجهد لأنه يمثل خطأ فى القياس لذا نحاول أن نقرب النقيضين فنضيف جهدا قليلا جدا منها و ربما نضع قيمة قليلة جدا للمقاومة 7 مع قيمة كبيرة للمقاومة 6 حتى يكون الخطأ فى الحدود المسموح بها.
وهناك حالات قليلة تكون غير مسموح بها وهنا يتطلب الأمر استخدام مقارنات فائقة السرعة و ذلك لسبب جوهرى وهو لو عدنا لموضوع التغذية الخلفية الموجبة نجد أنها شرط أساسى لعمل مهتز Oscillator وهذه التغذية قد تتحقق من خلال السعة الشاردة بين الدخول والخروج مما يجعل المقارن (و أى مكبر عالى الكسب أيضا) عرضة للاهتزاز Oscillation لهذا لو لم يكن الانتقال سريعا سيأخذ فرصة لتوليد ذبذبة أو أكثر قبل إتمام الانتقال.
لاحظنا استخدام LM358/LM324 ولم نستخدم LM741 وذلك حقيقة لسببين،
1- يمكن استخدامها مع مصدر تغذية من 3 فولت إلى 30 فولت وهو مناسب للتطبيقات الصناعية حيث غالبا ما يستخدم 24 فولت كتغذية عامة.
2- خرج 741 لا يصل للتغذية الموجبة والسالبة فلو استخدمناه مع صفر/ 15 فولت مثلا سيتراوح الخرج بين +2 فولت إلى 13 فولت وهذا قد لا يناسب كثير من التطبيقات التى تريد صفر فولت
المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن القطع المخصصة للعمل كمقارن
المقارنات جزء2
ماذا نريد بعد ما وصلنا إليه باستخدام LM359/LM324 كمقارن؟ جهد تغذية من 3 إلى 30 فولت مع استهلاك قليل للطاقة أى مناسب لاستخدام البطارية ، خرج يتراوح ما بين صفر إلى قرابة جهد التغذية، سرعة مناسبة.
حسنا لنتبنى بنية هذه القطعة لبناء المقارن المطلوب، ولكن ماذا نضيف أو نحذف منه؟
فى الرابط التالى نجد المقارن LM393 وهو مزدوج أى يوجد زوج داخل العبوة
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM393/50345/1
و مثيله أيضا LM139/293/393 وهو رباعى
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM339/49612/1
فى أول صفحة نجد تركيبة الداخلى ولزيادة الإيضاح قمت بتلوين الأجزاء المختلفة كما فعلت فى مكبر العمليات 741 وهذه للتوضيح
فنجد Q3 موصل كثنائى ليكون مع Q4 مصدر تيار ثابت و يثبت تيار باقى مصادر التيار الثابت الباقية والتى تعمل كحمل كبير جدا من جهة الجهد المتردد فى حين يسمح بمرور تيار مناسب (ارجع للشرح السابق فى مكبر العمليات)
التكبير الأساسى كما فى مكبر العمليات بمكبر تفاضلى من نوع دارلنجتون وسبق شرحه مكون من Q8,Q9 – Q10,Q12 و مقاومة حمل المكبر مكونة من مصدر تيار ثابت Q11 مع الثنائى المجاور يؤخذ الخرج من هذه النقطة إلى َQ15 وهو مرحلة تكبير حملها Q14 المثبت تياره كما قلنا.
نلاحظ هنا قلة عدد المراحل عن مكبر العمليات لتحقيق سرعة أعلى قليلا و الملاحظة الثانية والهامة هى مرحلة الخرج عبارة عن ترانزيستور بدون مقاومة مجمع أو حمل وتسمى Open Collector المجمع المفتوح.
كيف يعمل؟ لا يظهر له خرج!!
إذن لماذا وضع هكذا وكيف نحقق منه خرج؟
ماذا لو أردنا توصيل زوج من المقارنات مثلا لتحقيق حالة مثل درجة الحرارة أعلى من 10 مع درجة رطوبة أعلى من 50%؟
سنوصل زوج من المقارنات الأول يكون له خرج عندما تكون الحرارة أعلى و الآخر عندما تكون الرطوبة أعلى.
ماذا إذن لو كانت الحرارة أعلى والرطوبة أقل؟ سيكون الأول له خرج = 10 فولت مثلا والأخر = صفر.
لو جمعنا الخرجين سيكون الترانزيستور العلوى فى المقارن الأول موصل والسفلى مفتوح بينما فى الثانى العكس تماما مما يوفر مسار كهربا رائعا بين المصدر الكهربى والأرض من خلال الترانزيستور العلوى- الخرج- الترانزيستور السفلى و ينتهى الأمر بتدمير الاثنين…
توصيل مجمع مفتوح هنا سيحمى الجميع ولكنه سيحتاج لمقاومة تتصل بالطرف الموجب و حقيقة الحماية نشأت من عدم وجود ترانزستورات متصلة بالطرف الموجب، فقط مقاومة واحدة مهما كثر عدد الوحدات. هذه المقاومة تسمى Pull Up أو انحياز لأعلى.
هذا المقارن أيضا يمكن أن يكون حمله ريلاى مباشرة كما بالرسم السابق (المشاركة السابقة)
تلك كانت إضافة جيدة للمقارنات تجعلها خاصة بهذا التطبيق لكن مشكلتها لا يوجد بها حماية ضد زيادة تيار الحمل والذى قد يسبب ارتفاع حرارة المقارن و من ثم تلفه ولكن مقابل ذلك فالخرج فى حدود التيار المناسب تصل لقرابة الصفر.
المقارن التالى عالج هذه الخاصية بإضافة مقاومة 3-4 أوم على التوالى مع باعث Emitter ترانزيستور الخرج و زيادة التيار فيها تجعل ترانزيستور الحماية يسحب التيار من قاعدة ترانزيستور الخرج وأيضا سبق شرح كل هذا فى مكبر العمليات
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM119/63687/1
لو لاحظنا تركيبة وأطرافه نجد هناك إضافة أخرى للسابق وهى عزل تغذية مرحلة المكبر عن مرحلة الخرج وهذا يمكنك من استخدام المقارن فى دائرة تعمل على +/- 15 فولت تحتوى مكبرات وحساسات الخ و فى النهاية تستخدم هذا المقارن حيث تتم المقارنة فى وسط +/- 15 فولت بينما يكون الخرج +5فولت بالنسبة للأرض حيث يتم ذلك بتوصيل ترانزيستور الخرج بين الأرضى والحمل وهذا الوضع ملائم للنقل من الوسط التماثلى للرقمى خاصة TTL والتى تعمل على +5 فولت.
المقارن التالى من هذا الرابط LM311 أضاف خاصية الاستجواب وتسمى Strobe فى الطرف 6
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM311/49192/1
حيث يمكنك إرسال إشارة للترانزيستور المرافق فيظهر الخرج وقتها فقط و بالتالى يمكنك أن تقوم بتفعيل مجموعة كل بدوره وأيضا تفيد فى تعطيل عمله إن لم تكن الظروف ملائمة فهو يمكن أن يعمل كمولد إشارات أو محول من موجة جيبيه أو مثلثة لنبضات مربعة ولا يجب أن تظهر إلا فى شروط معينة. لاحظ ضرورة توصيل المقاومة 1 كيلو و عدم توصيل الطرف 8 مباشرة (أو من خلال الترانزيستور) للأرضى.
تعتبر المقارنات من الأجزاء المهمة فى عالم الدوائر الالكترونية حيث تكون أول مرحلة للتحويل من الإشارة التماثلية Linear للنظام الرقمى Digital سواء مباشرة أو بصورة غير مباشرة، فكل دوائر تحويل التماثلى لرقمى Analog To digital تبنى حولها كما سيأتى شرحها فى حينها إن شاء الله، كما تستخدم لتحديد ما إذا وصل الجهد المتغير لقيمة ما أم لا.
لذلك تجدها أساس مثبتات الجهد، مثبتات التيار، مثبتات درجة الحرارة الخ
فى المرة القادمة عن شاء الله نتكلم عن تطبيقات خاصة للمقارنات
تطبيقات خاصة للمقارنات :
التركيب الخاص للمقارن أتاح له عدة استخدامات لا يسهل استخدام مكبر العمليات فيها، هذه بعض التطبيقات التى تناسب المقارنات فقط و لا يصلح فيها مكبر العمليات دون إضافات للدوائر.
تشغيل الريلاى مباشرة:
يحتاج مكبر العمليات لاستخدام ترانزيستور لتكبير التيار الخارج منه فهو لا يناسب التحكم المباشر فى ريلاى مثلا بينما غالبية المقارنات يمكنها فعل ذلك. وجود ترانزيستور الخرج فى المقارنات و توصيل المجمع المفتوح Open Collector يتيح أن نستغل المقارن فى جهد مخالف لجهد الخرج. فمثلا يمكن عمل المقارنة على جهود عالية مثل 24 فولت أو أكثر وهو الوسط المناسب للبيئة الصناعية و يكون الخرج مناسب للبيئة الرقمية سواء 12 فولت أو 5 فولت.
أيضا يمكن العكس حيث يستخدم المقارن فى دوائر تعمل على جهد منخفض 5 فولت مثلا بينما الخرج يتحكم فى ريلاى 28 فولت مباشرة دون أى إضافات
و على العكس من مكبر العمليات يمكن استخدام ريلاى ذو جهد أعلى من مصدر التغذية كما بالصورة وهو ما يسبب تلفا فوريا لمكبر العمليات
الاستجواب Strobe :
المقارن التالى من هذا الرابط LM311 أضاف خاصية الاستجواب وتسمى Strobe
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM311/49192/1
حيث يمكنك إرسال إشارة للترانزيستور المرافق فيظهر الخرج وقتها فقط و بالتالى يمكنك أن تقوم بتفعيل مجموعة كل بدوره لتحدد حالة حساس ما مثلا من مجموعة ثم التالى وهكذا، وأيضا تفيد فى تعطيل عمله إن لم تكن الظروف ملائمة فهو يمكن أن يعمل كمولد إشارات أو محول من موجة جيبيه أو مثلثة لنبضات مربعة ولا يجب أن تظهر إلا فى شروط معينة.
ويلاحظ هنا أن طرف الاستجواب هذا صمم ليعمل بالنسبة للأرضى وليس الجهد السالب –V وذلك حتى يمكن أن تتحكم فيه دوائر رقمية أو حاسب من أى نوع و يلاحظ أيضا أنه يكفى فقط أن يتصل بمقاومة 1 كيلو أوم للأرضى لمنع الخرج من الظهور وهناك أيضا تحذير من توصيلة مباشرة بالأرضى.
أيضا يمكن استخدام المقارن 311 فى بيئة تستخدم جهد تغذية +/- 15 فولت بينما الخرج ينسب للأرضى وذلك لأنه يتمتع بخاصية فريدة وهى أن طرفى المجمع C و الباعث E لترانزيستور الخرج متاحين على طرفى 7 ، 1 على الترتيب مما يمكنك ذلك وهو موضح فى الدائرة السابقة حيث يعمل المقارن بين +V و –V و الباعث طرف رقم 1 متصل بالأرضى و بالتالى الخرج منسوب للأرضى و أيضا الخرج ريلاى مباشرة و متصل بمصدر V++ والرمز هنا للتعريف أنه مختلف عن V+ ولا يهم إن كان أكبر أم أقل.
كاشف النافذة أو مقارن النافذة Window Detector, Window Comparator :
هذه الدائرة مفيدة جدا عندما تريد أن تحدد ما إذا كان جهد ما يقع فى منطقة معينة كأن نقول أن هذا الجهد أكبر من القيمة كذا و أقل من قيمة أخرى. مثلا لو أن جهد التغذية العمومية بين 160 و 240 فولت تعمل الدائرة و سواء زادت عن 240 أو قلت عن 160 يجب أن تتوقف.
الدائرة بسيطة حيث يدخل الجهد تحت المراقبة على طرفى +،- للمقارنين. والطرف الغير عاكس Non Inverting للمقارن العلوى متصل بقيمة الجهد العليا ، والطرف العاكس Inverting للمقارن السفلى متصل بقيمة الجهد الدنيا. والخرجين مجموعين معا.
طبعا المقارنين معا يجعل الخرج = صفر لو أى منهما يعطى خرج =0 ولا يكون +فولت إلا عندما يكونان معا فى هذه الحالة.
لتسهيل الشرح سنقترح قيم سهلة مثل الجهد الأدنى 5 فولت والأعلى 10 فولت والتغذية 15 فولت.
عندما يكون جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 0 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى 15 لكن السفلى له الطرف العاكس أعلى من الآخر فيريد أن يعطى صفرا ولهذا الخرج سيكون صفرا.
نفس الحالة لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 12 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى صفرا لأن الطرف العاكس أعلى من الآخر لكن السفلى يريد أن يعطى 15 ولهذا الخرج سيكون صفرا.
أما لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 8 فالمقارن السفلى له الطرف الموجب أعلى من الآخر ولهذا يريد أن يعطى 15 فولت و المقارن العلوى طرفه العاكس أقل من الآخر فيريد أيضا أن يعطى 15 فولت ولهذا يكون الخرج = 15 فولت طالما كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) أكبر من 5 فولت و أقل من 10 فولت.
لو حاولنا عمل هذه الدائرة بمكبر العمليات سنضطر لجمع الخرج بثنائيات حتى لا يسبب أحدهما قصرا على الآخر.
فى المرة القادمة عن شاء الله نتكلم عن مثبتات الجهد
مثبت الجهد:
سبق أن تحدثنا فى أول المقالات عن مثبت الجهد و قلنا أنه إما خطى Linear أو نبضى Switching و قلنا أن الثانى أكثر كفاءة من الأول ولكنه يضع بعض الضوضاء على خط التغذية.
ما قدمناه كان الدائرة الأساسية التى تثبت جهد الخرج ولكن لم نتناول قضايا أخرى هامة جدا مثل الحماية و الفشل الآمن.
لنضع أمامنا مرة أخرى الدائرة لنتذكر
المسألة متوقفة على مكبر الخطأ، إن كان مكبر من أى نوع سيكون المثبت خطيا أما إن كان مقارن Comparator سيكون المثبت من النوع النبضى Switching.
أخطار هذه الدائرة عندما يتعدى الحمل حدوده ، فإن زاد عن احتمال الدائرة سترتفع درجة حرارته و قد تصل بعد فترة لدرجة خطيرة وإن لم تصل فيجب أن نتذكر كيف يصنع الترانزيستور و مدى تأثره بالحرارة لنعلم أنه عاجلا أم آجلا - ارتفاع الحرارة عن الحد سيؤدى إلى “طبخ” الترانزيستور أى اندماج تدريجى لطبقات السالب والموجب N&P مسببا تلفه فيصبح قطعة موصلة، ويحدث هذا فورا لو تحول الحمل إلى قصر Short Circuit
هذا التلف يجعل الجهد الغير مثبت (خرج وحدة التقويم) هو جهد الحمل وقد يسبب تلف الحمل – هذا هو تعريف الفشل الغير آمن.
لذا يجب وضع فيوز أو مصهر سريع الاستجابة لحماية الحمل. قيمة هذا المصهر يكون مرة ونصف قيمة الحمل.
لو صممنا المثبت كما يجب ولكن ارتفعت حرارة الجو المحيط لفشل التهوية أو وضع الجهاز فى درجة حرارة غير مسموح بها سيحدث نفس الشيء.
من مشاكل هذا النوع من المثبتات اعتماده على ثنائى زينر والذى أيضا يتأثر بالحرارة المحيطة مما يجعل جهد الخرج أيضا غير ثابت.
من الطبيعى أن نضيف دوائر إضافية لحماية المثبت و الحمل ضد كل هذه الأخطار مما يرفع كلفته و يزيد من تعقيد الدائرة و يعقد عملية الصيانة والإصلاح ، لذا نشأت الحاجة لعمل مثبتات الجهد بصورة دوائر متكاملة تشمل كل هذه الحماية و تقلل الكلفة و البوردة المستخدمة و تجعل الصيانة مجرد تغيير قطعة واحدة فقط تشبه الترانزيستور مما يقلل أيضا زمن التوقف نتيجة عطل ما.
كلنا نعلم أن دوائر TTL تحتاج لجهد تغذية 5 فولت +/- 0.25 فولت و إلا ربما لا تؤدى وظيفتها و هذه الدرجة من الثبات صعبة التحقيق بالدوائر التقليدية.
بعد أن علمنا ما نريد نستطيع أن نتحدث عن المثبتات الخطية 78XX وهو موضوعنا المرة القادمة بإذن الله
مثبتات الجهد الموجب 7800
تسمى عائلة 78XX حيث تستبدل XX بقيمة الجهد المراد الحصول عليه فمثلا 7805 لمثبت جهد 5 فولت موجب.
لماذا موجب؟ لو بدلت الطرفين للحمل سيصبح سالب!!
أجل ولكن الطرف المشترك بين المثبت و الحمل و دائرة التوحيد و المحول إن وجد كلها على خط صفر فولت و التحكم سيكون على الخط الموجب و سيكون هناك فرق جهد أيضا بين موجب دائرة التقويم و موجب الحمل، لذلك تم تصنيع عائلة مماثلة تسمى عائلة 79XX لتثبيت الجهد السالب
فلو أردت عمل وحدة تغذية +/- 15 فولت لمكبر عمليات لن يتيسر ذلك بوحدتين من عائلة واحدة و باستخدام 7815 مع 7915ستحصل على المطلوب مع خط أرضى متصل و مستمر وهذا أساسى لعمل الحجب Shield و التوصيل بالأرضى الخ.
يجب أن نلاحظ الفرق فى أطراف التوصيل بين 7800 و 7900 حيث الأرضى هو الطرف الأوسط فى المثبت الموجب بينما هو الأول فى المثبت السالب. و طبعا الآن يمكننا الحصول على صفحة البيانات Data Sheet ببساطة من أحد الموقعين التاليين:
http://www.datasheetspdf.com/
http://www.datasheet4u.com/
و يجب ألا ننسى أن ما لا تجده هنا قد تجده هناك أو إن لم تجده يمكنك البحث فى جوجل Google لتعرف معلومات عنه.
سنتكلم للسهولة عن الموجب و إن كان هناك خلاف سنذكر ما يخص السالب أيضا.
تأخذ هذه المثبتات شكل أى ترانزيستور عادى حيث لكل شكل منها قيمة مختلفة لأقصى تيار حمل ممكن بدء من 100 مللى أمبير وحتى 1.5 أمبير وهناك أرقام أخرى تعطى 3 أمبير و أرقام تعطى 5 أمبير.
لو نظرنا صفحة البيانات الخاصة بها سنجد الكم الهائل من الترانزستورات المستخدم لتصنيع هذه القطعة و عجب لو نظرنا للخواص التى تعطيها مقابل ذلك، الثمن؟ ربما أقل من ثمن ترانزيستور واحد يتحمل 1.5 أمبير، وقد نلاحظ مفارقة هنا إذ ربما سعر الوحدة ذات التيار الأقل أعلى من تلك ذات التيار الأعلى والسبب تجارى بحت.
سنجد من الميزات المتعددة أنها
1- محمية ضد زيادة الحمل حيث لا يزيد التيار عن حده الأقصى كثيرا
2- محمية ضد الحرارة فلو ارتفعت حرارة جسمها تقلل من تيار الحمل آليا لتقليل الحرارة المتولدة.
3- محمية ضد القصر فلو حدث قصر على الحمل لا تتلف الوحدة ولا يزيد التيار عن حده كثيرا.
4- خاصية التلف الآمن حيث تلف القطعة لا يعطى أى خرج عوضا عن وضع كل جهد الدخول على الحمل.
كما لها العديد من الخواص الأخرى مذكورة بالصفحة الأولى مثل الخرج ثابت فى حدود 5% بتغيير جهد الدخول فى الحدود المسموح بها وغيرها.
كل هذه الخواص الهامة لا تأتى مجانا ولكن لو نظرنا للدائرة المرسومة وكم المكونات بها، سنجد من الصعب تنفيذها بمكونات عادية.
يوجد من هذه العائلة وعائلة 340 المماثلة عدد من القيم فمثلا LM7805 = LM320-05 وكلها مثبت خمسة فولت لدوائر TTL لرقمية والقيم 5،8،9،10،12،15،18،24 فولت موجودة ولكن ربما ليست كلها لشركة منتجة واحدة لذا ستختلف الأحرف السابقة LM واللاحقة ولكن هذا لا يهم
أيضا العائلة LM79XX والعائلة LM340-XX لتثبيت الجهد السالب و فى شكل 6 نجد دائرة للحصول على +/-5فولت. لاحظ أن الأطراف غير متشابهة بين المثبت الموجب والمثبت السالب.
كيف نستخدمها؟ ليس أسهل من ذلك – توضع بعد الموحد وهى ذات ثلاثة أطراف دخول – أرضى – خروج و كل عبوة لها ترتيبها و نرجع للمواصفات فى ذلك.
لو رجعنا للدائرة فى صفحة الخواص ستجد أنها مكبر ذو كسب عالى لتتمكن من تحقيق هذه الدقة و الثبات. هذا المكبر من شأنه أن يكون غير مستقر و يسبب اهتزاز أى يتحول لمذبذب، و نظرا لكونه يستطيع الإمداد بتيار قوى، إذن سيغرق الدائرة كلها بالذبذبة من خلال خط التغذية – ما طلبناه أتينا بعكسه!!
لا تقلق الحل سهل وبسيط هو وضع مكثف من 0.1ميكرو فاراد إلى واحد ميكرو بين الخرج و الأرضى.
هيه الدائرة مليئة بالمكثفات – لماذا أضع هذا؟
لقد ذكرت الإجابة ضمن السؤال فقلت “مليئة” أى أن واحد بقيمة مكافئة لا يغنى عن العدد من المكثفات الأصغر ولكن موزعة توزيعا جيدا.
كيف هذا؟ - المسألة ببساطة أن كل قطعة من السلك هى فى الواقع جزء من ملف وبينها و بين كل من ما حولها سعة وهذا يجعلها خط نقل قدرة و عند تردد ما يشكل معاوقة كبيرة – لهذا فأسلوب المكثفات 0.1ميكرو الموزعة “وسبق الحديث عنه” تجده دوما فى الكروت الإلكترونية و لا يغنى عنه مكثف واحد مهما بلغت قيمته وجودته.
لذا فالمكثف 0.1 ميكرو هذا يجب أن يكون أقرب ما يمكن لطرف الخرج مع الأرضى.
حسنا فهمنا هذا، لماذا هذا الثنائى الموضوع عكس اتجاه التيار؟ هو فعلا لا وظيفة له!!
هذا حماية ضد القصر Short Circuit
أليست هذه العائلة محمية ضده؟ - هى محمية ضد قصر الحمل ولكن ليست محمية ضد قصر المنبع!
وما هذا؟
لو حدث قصر فى دائرة الموحد أو انقطع التيار و حدث تفريغ لمكثف الموحد – فالمشكلة فى المكثفات الموزعة على البوردة والتى قد يكون مجموعها كبير فتقود بتفريغ شحنتها فى مثبت الجهد فيتلف فورا، لهذا يوضع هذا الثنائى كى يكون التفريغ خلاله لو حدث.
هل يمكن أن أحصل على قيم غير تلك المعطاة أو أعمل منها مثبت متغير الجهد؟
ممكن وهو موضوع المرة القادمة عن شاء الله
المثبت المتغير LM317
كيف نغير جهد الخرج؟
لو عرفنا كيف تعمل الوحدة، نستطيع التلاعب بها. الوحدة ببساطة تثبت الخرج على القيمة المطلوبة!!
كلا هذه الإجابة الخاطئة!
و ما الصواب إذن؟ - الصواب أن الوحدة تثبت الجهد بين طرفى الخرج و العام OUT and Common
نفس الإجابة فقط تلاعب بالألفاظ
كلا فالوحدة لا ترى ما هو الخرج وتتعامل مع أطرافها الداخلية ونحن نعتبر أن الخرج هو طرف الخرج بالنسبة للأرضى – و اللعبة أن لا توصل الطرف العام بالأرضى ، فإن تم ذلك برفع الطرف العام عن الأرضى “س” فولت سيكون الخرج هو 5+س بافتراض استخدام 7805 أو ما تريد من القيم المذكورة أى نستخدم 7824 مع زينر 3 فولت مثلا تحصل على 27فولت لشحن البطاريات 24 فولت الحمضية.
لو أخذنا فى الاعتبار أن هذا الطرف يمر فيه تيار فيكفى وضع مقاومة متغيرة لتغيير الخرج كما بالرسم الثالث ولكن للأسف هذا التيار غير ثابت و يعتمد على تيار الحمل مما يسبب تدهور عامل تثبيت الجهد ولذلك يمكن استخدام مثلا الدائرة الرابعة لإضافة 0.6 فولت للخرج أو استخدام بدلا من الثنائى العادى LED لإضافة 1.5 فولت.
لتجنب هذه المشاكل تم تصميم دائرة أخرى سميت 317 وتمت عليها تعديلات هامة أهمها
1- تقليل تيار الرجوع المطلوب إلى أقل قيمة ممكنه
2- جعل تيار الرجوع يمر فى الحمل بدلا من الطرف العام حتى لا يسبب تغيير الجهد
3- بهذا تم إلغاء وظيفة الطرف العام واستخدم بدلا منه طرف سمى الضبط Adjust
4- جعل وظيفة الوحدة تثبيت الجهد بين الخرج و الضبط على 1.2فولت حتى يمكن الحصول على قيم أكثر
نظرا لأن تيار الرجوع أصبح يمر فى الحمل، إذن لابد من وجود حمل أدنى يتم سحبه لضمان عمل القطعة، هذا لا يشكل عبئا فيكفى مجزئ الجهد المطلوب لضبط قيمة الخرج لسحب هذا التيار الضئيل.
شكل 5 يوضح الدائرة وهى بسيطة – فقط مجرد مجزئ جهد ولكن بدلا من الشكل التقليدى “نفكه” إلى مقاومتان واحدة ثابتة والثانية متغيرة
الأولى ثابتة بقيمة 240 أوم وهذه القيمة فقط لتسحب الحد الأدنى من التيار وهى أيضا مضاعفات العدد 1.2 وهو الفولت المثبت بين الخرج والضبط OUT & ADJ لتسهيل الحساب لكن يمكنك استخدام ما تشاء
بفرض القيمة 240 أوم سيكون عليها 1.2 فولت وهو دور القطعة 317 إذن سيمر عبرها تيار = 1.2÷240=5 مللى أمبير
هذا التيار سيمر فى المقاومة المتغيرة P2 مسببا ظهور جهد = 5 مللى × قيمة المقاومة
هذه القيمة تضاف للخرج
لحساب المقاومة نستخدم الطريقة التى علمناها فى أوائل الحساب فمثلا لو أريد 12 فولت سنقول
240 أوم ==== 1.2 فولت
؟ أوم ===== 12 فولت
12 × 240 ÷ 1.2 =2400 أوم هذه القيمة هى مجموع المقاومتين
بما أن لدى 240 أوم إذن نحتاج 2400-240 = 2160 أوم
هل مازالت صعبة؟- إذن بدون P1 ستعطى القطعة 1.2 فولت
240÷1.2=200 أوم لكل فولت
ببساطة لكل فولت تريد إضافته للخرج أضف مقاومة P1 بقيمة 200 أوم
فى المرة القادمة عن شاء الله سنتكلم عن المؤقت مثل 555
مولد النبضات 555 – 7555 – 556 555 Timers
عندما نبحث عن هذه العائلة من الدوائر نجد أنها تقع فى قسم Linear رغم أنها تنتج نبضات ولها مثيل فى كل العائلات الرقمية ! لماذا لم تصنف رقمية؟؟
كل عائلة رقمية لها خواص ثابتة فمثلا TTL تعمل على 5فولت وهذه تعمل من 4.5 إلى 16 فولت و رغم أن هناك 7555 وهى الشقيق المصنوع بتقنية CMOS إلا أنها لا توافق باقى الخواص لهذه العائلة مثل حدود جهد الدخول لذا فتصنيفها مازال أيضا Linear
رأينا من دوائر المقارنات Comparators كيف باستخدام مقاومة ومكثف أن نحصل منه على نبضة مستطيلة ولكن هناك مشكلتان
الأولى أن زمن النبضة حساس جدا للجهد وكلما زاد الجهد قل زمن النبضة لسرعة شحن المكثف.
الثانية أن النبضة يمكن أن تقارن بجهد ثابت وهنا نحتاج لثنائى زينر وهو ذو نسبة خطأ عالية.
ما الحل إذن؟؟
لو نذكر تلك المرة حين تكلمنا عن دائرة المقاومة والمكثف و زمن التفريغ والشحن، أثبتنا أننا لو شحنا دوما أو فرغنا لنسبة من جهد البطارية، فإن زمن الشحن/التفريغ لا يعتمد على الجهد، فقط على قيم المقاومة والمكثف والنسبة وكلها ثوابت لا تتأثر بالظروف.
هذا يحل مشكلة ويضيف أخرى! حل مشكلة الثنائى زينر و أضاف الاعتماد الكلى على المقاومات لأن النسبة عبارة عن مقاومتين. ولو تذكرنا ما قلناه عن تصنيع المقاومات فى الدوائر المتكاملة وهو أننا لا نستطيع الحصول على قيمة دقيقة ولكن نستطيع الحصول على مقاومتان متماثلتان أو بنسب دقيقة لوجدنا الحل.
الرسم التالى يوضح الفكرة أولا و بعد ذلك نحللها لدائرة ولا أريد التعقيد بالشرح التفصيلى ولكن الكثير منا يريد استخدام هذه القطعة ثم لا تعطى النتائج المرجوة منها.
نجد أنها مبنية حول 3 مقاومات متماثلة قيمة كل منها 5 كيلو أوم بين مصدر التغذية والأرضى لذا فهى تعطى نقطتين ثلث وثلثى المصدر. طرفى المصدر الكهربى هما الطرف رقم 1 للأرضى والطرف 8 للموجب.
ما أردناه أن نشحن إلى نسبة ثابتة من المصدر ولهذا نضع هاتين النقطتين على زوج من المقارنات Comparators و نجعل أحدهما لبدء عملية الشحن والآخر لإنهائها و طبعا الحل الوحيد هو:
لو انخفض جهد طرف ما حتى الثلثين يكون هذا إيذانا بالبدء ونسميه القدح Trigger، وهو هنا الطرف رقم 2 و من الطبيعى أن تكون وظيفته تفعيل مذبذب متعدد (سبق شرحه) Set a Multi Vibrator و الذى يعطى خرجه على الطرف 3
كل مذبذب متعدد أو دائرة توقيت يفضل أن يكون لها طرف إلغاء RESET ويلزم فى حالتين
1- إنهاء النبضة مبكرا – للحصول على نبضات متغيرة العرض.
2- عدم الاستجابة الآن لنبضات القدح للتحكم فى أداء الدائرة حسب الحاجة
وهذا هو الطرف رقم 4 و يجب هنا أن نذكر أنه يعمل على صفر فولت وهذا سبب الدائرة الصغيرة المرسومة ولا أريد أن أربطها بالمسميات المستخدمة فى دوائر المنطق و نقول عنها Active Low مثلا لاختلاف مستوى الجهود كما سيلى ذلك لاحقا.
تنتهى النبضة كما ذكرنا عند ثلثى المصدر، إذن يكون لدينا طرف لو زاد جهده عن ثلثى المصدر ينهى النبضة ولهذا يسمى “الحد” أو Threshold وهو الطرف 6 وهو أيضا متصل بمقارن Comparator و ستكون مهمته إنهاء الزمن أو النبضة و لكن هناك أولويات فطرف 4 له أولوية عن طرف 6 و سيلى شرح ذلك لاحقا مع تفصيل الدائرة.
حسنا، ماذا لو أردت أن أحصل على تعديل اتساع طبقا لإشارة معينة مثلا ؟ سمعت أنها تقوم بذلك!
أجل ولو لاحظت الطرف 5 تجد أنه متصل مباشرة بين المقاومة العليا (المتصلة بالموجب) والمقاومة الوسطى وهى النقطة الداخلة أيضا للمقارن الذى ينهى النبضة ، فلو غيرت جهد هذه النقطة يتغير عرض النبضة بالتبعية و كلما زاد الجهد زاد عرض النبضة والعكس بالعكس. وهنا يجب أن نلاحظ أن لا حدود لهذا الجهد باستثناء جهد التغذية أى لا تزيد عن طرف 8 ولا تقل عن طرف 4 حتى لا تتلف القطعة ، فقط نعلم أن عند جهد قريب من الطرف 8 تحتاج لزمن ∞ للوصول لنهاية النبضة.
قبل أن نترك هذه النقطة يجب أن نعيد النظر للدائرة لنؤكد أن هذا الجهد على الطرف 5 يؤثر على النقطة (أ) و هذا ينعكس أيضا على النقطة (ب) حيث يكون جهد (ب) دوما نصف جهد (أ) و لذلك يؤثر أيضا على مقارن القدح جاعلا الجهد اللازم لحدوث القدح أقل .
إذن لو كان جهد الطرف 5 = صفر سيكون الزمن = صفر؟
للأسف لا وسنشرح ذلك فى الدائرة أيضا
أما الطرف 7 فهو لازم لتفريغ المكثف عند وصوله لحد إنهاء الزمن وهو ببساطة ترانزيستور كما بالرسم يكون فاصلا Off طوال زمن النبضة.
قبل أن نناقش الاستخدامات نفحص قليلا دوائرها أو تركيبها من الداخل حتى نفهم تناقضاتها وما تفعله ومالا تفعله.
لو تذكرنا المقارنات Comparators سنجد أنها مجرد مكبر تفاضلى ولتحسين أداؤه يكون من النوع دارلنجتون و يزود بمصادر تيار كحمل ذو معاوقة عالية و مقاومة صغيرة، إذن يجب أن يكون لدينا زوج من هذه.
مهلا ، أحدهما يتجاوب عندما يزيد الجهد عن نقطة محددة و الثانى عندما يقل عند نقطة محددة!
إذن ليكن أحدهما س م س NPN والثانى عكسه أى م س م PNP
المكبر التفاضلى من النوع م س م PNP يتجاوب مع انخفاض الجهد لذا يوضع للقدح Trigger وهو باللون الأزرق Q10,Q11,Q12,Q13 و مصدر التيار الثابت له Q9 مع Q19 و يؤخذ الخرج من Q11
هيه هذا ليس ترانزيستور !! هذا شئ جديد ذو أربع أطراف – ما هذا و كيف يعمل؟!!
ببساطة تعودنا أن نصنع مصدر تيار ثابت من ثنائى وترانزيستور ، وعند الحاجة لأكثر من مصدر يمكننا ببساطة إضافة ترانزيستور آخر فقط ولو كان المطلوب تيارين متساويين، إذن يمكن ربط القاعدتين Base و أيضا الباعثين Emitter و نأخذ من كل مجمع Collector خرج كما بالرسم
الآن لنقم بالتصنيع بتقنية الدوائر المتكاملة والشكل الأيمن سبق شرحه كترانزيستور واحد سابقا
لماذا نصنع 2 ترانزيستور و نسعى لتوصيل طرفى E الباعث؟
واحد يكفى بمساحة مكافئة، نفس القصة للقاعدة B فقط علينا أن نفصل المجمعين Collector كما بالرسم! أليس كذلك؟ ماذا نتج لدينا الآن؟
ترانزيستور واحد له باعث E واحد وقاعدة واحدة B و مجمعين C كما بالرسم
نكمل الحديث؟
المكبر التفاضلى من النوع س م س NPN يتجاوب مع زيادة الجهد لذا يوضع للحد Threshold وهو باللون الأحمر Q1,Q2,Q3,Q4 و مصدر التيار الثابت له Q5,Q6,Q7,Q8 و يؤخذ الخرج من Q6
يذهب كل خرج لنقطة مناسبة للمذبذب المتعدد Q16,Q17 وهو ثنائى الاستقرار Bi-stable MV فيما عدا أن المقاومة التى تربط مجمع Q16 بقاعدة Q17 حذفت، وهذا لا يؤثر على نظرية العمل. رجاء مراجعته لو احتاج الأمر.
هنا إحدى النقاط التى عبرنا كل هذا الطريق لنفهمها وهى ماذا يحدث لو ظل طرف القدح Trigger أقل من ثلث المنبع ولم يعد مرة أخري- أى ماذا يحدث لو كان القدح Trigger بجهد مستمر بدلا من نبضة؟!! نعود للرسم و نحاول أن نفكر فى ذلك للمرة القادمة بإذن الله
مولد النبضات 555 – 7555 – 556 555 Timers جزء 2
فى هذا الرسم عزلنا المذبذب المتعدد Q16,Q17 لنرى كيف تؤثر عليه الجهود المختلفة للقدح Trig ونهاية النبضة Threshold. حينما يكون خرج Q17 = صفر سيكون خرج القطعة +V والعكس بالعكس و سنشرح هذا تفصيلا لاحقا بإذن الله.
حينما يحدث القدح Trig سيجعلQ15 فى حال التشبع و بالتالى سيكون جهد قاعدة Q15-base فى حال التشبع و بالتالى سيكون جهد قاعدة Q15-base يساوى صفر فيكون Q16 مفتوح Off مما يجعل Q17 فى حال التشبع من خلال الثنائى و مصدر التيار الثابت، وبالتالى يكون جهد مجمع Q17-Collector = صفر (أو 0.2فولت) وهو لا يسمح بإمداد Q16 بجهد للقاعدة و تيار تشغيل فيظل Off
فى هذا الوضع لو حدث تغير جهد طرف إنهاء النبضة Threshold بحيث يسبب تشغيل لدائرة إنهاء النبضة Threshold ، سيضع مكبر إنهاء النبضة (لاحظ الالتزام بالألوان لتسهيل التذكر والمقارنة) جهد على مخرجه باللون الأحمر والذى يصل أيضا على Q15 والذى مازال فى حال التشبع مما يسبب تسربه للأرضى. لذا لن يجدى إنهاء النبضة Threshold ما لم يرفع جهد القدح Trig أولا. ولهذا ستجد دوما خط القدح يتصل بمقاومة للتغذية الموجبة و يرتبط من خلال مكثف بمصدر القدح Trigو ذلك لضمان أن هذا الطرف دوما موجب و النبضة المسببة للقدح أصغر ما يمكن من حيث الزمن.
الخلاصة: لو انتهى زمن النبضة لن يتغير الخرج طالما طرف القدح أقل من حد القدح.
ترانزيستور التفريغ Q14 Discharge يأخذ مباشرة من دائرة الخرج و حينما يكون الخرج = صفر يكون هو فى حال التشبع بهدف تفريغ مكثف التوقيت إما بهدف متى نبدأ النبضة التالية أو تفريغه تمهيدا للنبضة التالية.
أما طرف الإلغاء Reset فيتصل بالترانزيستور Q25 والذى يلغى تأثير كل المراحل السابقة بسحب تيار مصدر التيار الثابت قبل الثنائى و توصيلة للأرضى فارضا على ترانزيستور التفريغ Q14 أن يكون فى حال التشبع وفارضا أيضا إنهاء النبضة، و أيضا نلاحظ أنه م س م PNP و عند النقطة D نجد مسارين:
1- الثنائى – قاعدة باعث Q17-be
2- Q25 – قاعدة باعث Q14-be
هذا يفرض وضعا غريبا أن وظيفة الإلغاء Reset تعمل فى المدى من صفر إلى 0.7 فولت فقط – أما أعلى من ذلك، ستعمل القطعة. أيضا الطرف متصل بقاعدة ترانزيستور مما يجعلها عرضة لتكبير الإشارة مسببا إلغاء خاطئ للنبضة، لذا ستجد دوما فى الدوائر حينما لا تكون مستخدمة، إما توصل بمكثف للأرضى أو توصل مباشرة للجهد الموجب ولا تترك إطلاقا بدون توصيل.
بقى أخر جزء وهو مرحلة الخرج أى ما يلى Q17 وهذا الجزء هام جدا لذا رسمت له رسما خاصا وسبب أهميته أنه موجود فى دوائر المنطق TTL لذا شرحها الآن سيفيد لاحقا. هذه الدائرة تسمى القطب الجامع Totem Pole لأنها تجمع الخرج و ترانزستوراته، ورغم أنها مشابهة جدا لدائرة الدفع والجذب السابق شرحها إلا أن الأولى روعى فيها أن تكون خطية وقليلة التشويه، أما هنا فلا يهم ذلك فقط سرعة الانتقال من صفر إلى +V والعكس هى ما يعنينا.
الشكل 1 هو الدائرة كما هى فقط يوضح لنا أن الدخل لها إما صفر أو +V
الشكل 2 يوضح الدائرة والدخل = صفر فيكون الترانزيستور Q20 غير موصل أى فى حال القطع Off لذا رسم بخطوط منقطة وهذا يجعل Q24 بدون تيار قاعدة وبالتالى فى حال القطع أيضا Off و أيضا سيكون Q21,Q22 بنظام دارلنجتون وفى حال التشبع بسبب R12 مما يجعل الخرج = + V
الشكل 3 فى حال جهد الدخول = +V مما يجعل Q20 فى حال التشبع ON و الجهد بين المجمع والباعث Vce= 0.2 فولت كما يبين السهم الأزرق
الآن قاعدة Q24 هى المتصلة بالمقاومة R12 مما يجعله فى حال التشبع، و يكون الجهد بين القاعدة والمجمع Vbc-sat = 0.5فولت وهذا لا يكفى لآن يجعل واحدا من Q21,Q22 يدخل فى التوصيل، ما بالك بالاثنين معا! لابد أن يكونا فى حال القطع Off و بالتالى يكون الخرج = صفر أو للدقة 0.2 فولت.
من أهم خواص هذه التركيبة هو أنها أثناء الانتقال من حال لآخر يكون كلا الترانزستورين فى حال التوصيل وهذا يشكل قصر على التغذية (وهذا عيب خطير قد يتلفهما معا ما لم يكون الانتقال سريعا جدا) و لكن السرعة العالية هى هدفنا الأساسى.
وما دخل السرعة فى توصيل الترانزستورين؟
ما يبطئ الانتقال أساسا هو السعات الشاردة و كلما تم شحنها وتفريغها أسرع كان الانتقال أسرع، و جودة التوصيل هو بالضبط ما يقوم بذلك، لاحظ أن لديك ترانزستورين وتحتاج شحن سعة أحدهما بينما تفرغ الآخر.
وهل لذلك أثر على الدائرة؟
بالتأكيد فهى تضع قصر لحظى على أطراف التغذية وتسمى هذه الظاهرة Crowbar وهى تؤثر على كل القطع المحيطة سواء مثلها أو وظائف أخرى ولذلك يجب وضع مكثف ترشيح Filter بين طرفى التغذية قدره 0.1ميكرو من النوع المناسب للترددات العالية حتى لا تنتقل عبر خطوط التغذية وتخل بأداء باقى الدائرة. هذه الخاصية للرقم 555 فقط أما 7555 لا يعانى من هذا العيب لأنه بتقنية CMOS
Crowbar مسمى يطلق على قضيب معدنى غليظ غالبا صلب أو نحاس متصل بالأرضى و له يد عازلة يوجد بجوار خطوط الكهرباء أو التغذية عموما، فإذا حدث طارئ يستدعى فصل فورى للقدرة، يلقى هذا القضيب على الكابلات فيسبب القصر الحادث فى تشغيل دوائر الحماية لفصل التغذية كما أن القصر يعمل على إيقاف (عودة) التيار من مسار أقرب موفرا حماية أسرع. طبعا إلقاء القضيب أسرع من الجري حتى مكان سكين الفصل.
أرجو أن نتذكر هذا فى مواضيع TTL لاحقا بإذن الله
فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن الدوائر التى نستخدم فيها هذه القطعة
دوائر استخدام 555 و 7555 555/7555Applications
حتى نتفق على الدوائر أثناء الشرح أرجو تحميل صفحة البيانات Data Sheet من الموقع
http://www.datasheetspdf.com/PDF/LM555/53583/1
للقطعة 555 ومن هذا الموقع
http://www.datasheetspdf.com/PDF/ICM7555/504508/1
للقطعة 7555
الفارق بينهما أن الأولى هى التى أنتجت أولا بتقنية الترانزيستور ثم طورت و أنتجت الثانية بتقنية CMOS لتحقيق بعض الخواص الإضافية
الدائرة وحيد الاستقرار Mono Stable وهى ما تسمى بالمؤقت Timer لكونها تعطى نبضه ذات عرض زمنى محدد وهى فى الصفحة رقم7
أول ما نلاحظه المكثف على الطرف 5 حتى لا يتأثر هذا الطرف بأى جهود تأثيرية و يؤثر على دقة الزمن.
كما شرحنا سابقا سينتهى الزمن عندما يصل جهد الحد Threshold لقيمة ثلثى التغذية وهو جهد الطرف 5 أيضا كما ذكرنا. لذا نحتاج لجهد يزداد تدريجيا و ليس أفضل من مكثف يشحن بواسطة مقاومة، ونقطة التقائهما ستزداد حسب الثابت الزمنى (هل نذكر المقالات الخاصة بالمقاومة والمكثف؟). هذه النقطة تحدد متى يصل الجهد لثلثى التغذية وهو من العلاقة الرياضية ستكون = 1.1 × م × س لذلك نوصلها بطرف الحد Threshold ، وهذا كل شيء ، إذن نقدح Trigger فتخرج نبضة وبعد هذا الزمن تنتهى النبضة
حسنا نقدح مرة أخرى! لاشيء !! لماذا؟
المكثف مازال مشحونا ولم يتم تفريغه بعد لذلك نوصل طرف التفريغ على نفس النقطة لتفريغ المكثف فور انتهاء النبضة كما بالشكل FIGURE 1 فى الصفحة 7. وهذا كل ما هنالك – منتهى البساطة أليس كذلك؟
هذا سهل جدا إذن، لو وصلت معهما طرف القدح Trigger ستتكرر النبضة – أليس كذلك؟
بالتأكيد لكن زمن التفريغ هنا سيكون سريعا جدا و يكاد يعيد القدح Trigger فورا لذلك نضع مقاومة أخرى فى طريق التفريغ Discharge ليكون هناك زمن للتفريغ يمكن ضبطه أيضا فتكون الدائرة كما بالشكل FIGURE 4 فى نفس الصفحة و نفس العلاقة فى الزمن فقط نلاحظ أن لدينا زمنان الأول للشحن والثانى للتفريغ ونفس المعادلة
الزمن = 1.1 م س عند البدء من صفر فولت لكن هنا مجرد هبوط جهد المكثف للثلث سيتم القدح Trigger ، إذن سيكون التغير بعد نبضة بدء التشغيل (أول نبضة بعد توصيل التيار حيث لم تعمل الدائرة بعد ولم يشحن المكثف سابقا) بين الثلث والثلثين لذا سيصبح
الزمن = 0.693 م س
زمن الشحن يستغل المقاومتين معا RA+RB وزمن التفريغ يستخدم المقاومة الثانية RB فقط
و باختصار المعادلتين معا و معرفة أن التردد = 1÷الزمن يصبح لدينا
التردد= 1.44 ÷ (RA+2RB)xC
أى 1.44 مقسوما على (مقاومة مكافئة × المكثف) و المقاومة المكافئة هى مجموع الأولى + ضعف الثانية
هنا نلاحظ أمرين:
1- المقاومة الثانية تأثيرها ضعف تأثير المقاومة الأولى فلو أردت تغيير أوسع استخدم المقاومة RB أى تقسمها جزء ثابت وآخر متغير أما إن شئت ضبط أدق فالأفضل استخدام الأولى أيضا جزء ثابت و جزء متغير
احذر من خطأ شائع وهو جعل RA بكاملها متغيرة فلو ضبطت على قيمة صفر بالخطأ أثناء التجربة، ستوصل ترانزيستور التفريغ Discharge مباشرة بين مصدر التغذية والأرضى و عندها أرجو أن يكون لديك قطعة أخرى.
2- لن تستطيع الحصول على نسبة 50:50 أى زمن نبضة مساوى لزمن ما بين نبضتين و دوما سيكون زمن النبضة أكبر
للحصول على تعديل عرض النبضة، كل ما عليك أن تبدأ بالدائرة الأولى فهى تعطى نبضة لكل قدح Trigger ثم ضع الجهد الذى تريد أن تغير به عرض النبضة على الطرف 5 كما بالرسم Figure 8 فى الصفحة 8 و الموجات على راسم الذبذبات فى شكل Figure9 ولاحظ أن التغذية 5 فولت و الجهد المستخدم +/- 1 فولت لا يتعدى قيمة ثلث التغذية ( 5 فولت) وهو 1.66فولت
لو بدأت بالدائرة الثانية حيث تحصل على تردد ثم تضع جهد على الطرف 5 لتغييره ففى الواقع كما سبق الشرح كل من التردد وعرض النبضة سيتغير ولهذا يسميها البعض تغيير موضع النبضة والبعض تغيير التردد وكلا المسميين غير دقيق لأن تغيير موضع النبضة يشترط ثبات عرضها عندما يتغير مكانها و تغيير التردد يشترط ثبات النسبة المسماة Duty Ratio أو نسبة الدوام و كلا الأمرين يتغير. الشكل 10 صفحة 9
جهد المكثف كما نذكر لا يرتفع خطيا لذلك يكون الجهد على المكثف مقوس فى الشحن والتفريغ لكن أحيانا نريد ما تسمى موجة سن المنشار وهى مثلثة أى الزيادة يجب أن تكون خطية، من خواص المكثف كما ذكرنا سابقا، لو شحن بتيار ثابت يزداد الجهد بصورة خطية لذلك لو استبدلنا المقاومة RA بمصدر تيار ثابت (طبعا نذكره) سنحصل على ما نريد وهو الدائرة شكل 12 الصفحة 9
القطعة 7555 هى بتقنية CMOS و نظرا لأنها لا تحتاج تيار لتغذية قاعدة الترانزيستور لكل مقارن، سيكون من الممكن استخدام مقاومات تزيد عن 1 ميجا للحصول على زمن أطول أو تردد أقل
أيضا المقاومة 5 كيلو فى المجزئ الأساسى استبدلت بمقاومات 100ك مما يجعل مقاومة الطرف5 أعلى و بالتالى أسهل فى التعامل معه
أيضا 555 يمكنها أن تتحمل 200 مللى أمبير بينما 7555 تتحمل 100 مللى فقط
فى المرة القادمة إن شاء الله سنأخذ أمثلة عددية لتصميم دوائر من هذه الأنواع.
أمثلة عددية على 555
لنأخذ مثال عددى لحساب مكونات دائرة وحيدة الاستقرار Mono-stable كما بالشكل 1 صفحة7
الزمن المطلوب 2مللى ثانية
المعادلة تقول الزمن = 1.1 م س
0.002 = م × س لدى مجهولين ولابد من فرض قيمة لحساب الأخرى
فى أسواقنا غالبا قيم المكثفات المتوفرة محدودة لذا نبدأ بقيمة موجودة ولتكن 0.1ميكرو
0.002= 1.1 × م × 0.00000001
م= 18181.8181818181818181818
بالطبع لا توجد هذه القيمة وأقرب قيمة عملية موجودة هى 18ك أوم
ولو رجعنا لمناقشة المقاومات فى أول السلسلة سنجد أن المقاومات المتوافرة عادة تكون +/-5%
18000*5/100=900 أوم أكبر من الجزء المهمل وهو 181.8
لو شئت دقة أكبر استخدم مقاومة 15ك مع مقاومة متغيرة 5ك
مثال آخر الزمن = 30 ميكرو ثانية
0.000030 = 1.1 × م × 0.00000001
م = 272.727272727272727272
طبعا يمكننى أن أستخدم 270 أوم وهى مقاومة موجودة و متوفرة لكن لنفترض أننى أضعها فى دائرة تستخدم 9 فولت للتغذية (بطارية). فى حال الانتظار سيكون ترانزيستور التفريغ فى حال التوصيل ON ولهذا يمر فى هذه المقاومة فقط 9 ÷ 270 = 33.33 مللى أمبير وهو لا شك تيار يستنفذ البطارية سريعا، لذا من الأفضل أن نستخدم مقاومة أكبر
يمكن استخدام الطريقة السهلة ضرب أحدهما × س وقسمة الآخر على نفس الرقم يعطى نفس الزمن وهو شأن كل العلاقات الخطية
إذن بدلا من 270 أوم يمكننى استخدام 270ك أوم والمكثف يقسم على 1000 أى 0.1 نانو فاراد.
هنا أيضا نجد أن هذا المكثف 100 بيكو فاراد قليل جدا حيث عادة ما تعتبر قيمة السعة الشاردة قرابة 50 بف ، لذا قد يسبب هذا الاختيار خطأ فى قيمة التردد الناتج أو عدم ثبات للتردد.
الأفضل نستخدم 100 بدلا من 1000 ليكون المكثف 1000 بف و المقاومة 27 ك أوم.
هكذا نؤكد أنه لا يوجد تصميم خاطئ ولكن هناك تصميم أفضل – مادامت الدائرة تؤدى وظيفتها.
نأخذ الآن مثالا لعديم الاستقرار Astable أو الاهتزاز الحر Free Running كما بالشكل Figure4 نفس الصفحة
التردد = 1.44/ حاصل ضرب المكثف فى المقاومة المكافئة
نستخدم هنا تعبير المقاومة المكافئة حتى نتخلص من وجود قيمتين RA,RB ونسميها م ك و أيضا لتسهيل كتابة المعادلة بصورة صحيحة، على أى حال المعادلات مكتوبة فى صفحة البيانات Data Sheet
لو أردنا تردد 2ك ذ/ث مثلا سنقول
2000=1.44 ÷ (م ك × 0.00000001 )
م ك = 1.44 ÷ 0.0002 = 7200 أوم
خذ منها قسمين أحدهما RA والآخر RB و لك الحرية الكاملة سأختار 1200 أوم RA و يبقى 6000 أوم RB
لاحظ أن RB مضروبة ×2 لذلك نستخدم نصف القيمة 6000 أى 3000 وهى بالصدفة موجودة
إن كانت القيم غير موجودة أو صغيرة يمكن استخدام قاعدة الضرب والقسمة السابقة فقط تذكر أن تضرب أو تقسم المقاومتين وليس إحداهما فقط
طبعا هذا الحل الأسهل أما الحل الأدق يكون بمعرفة الزمن بين النبضتين فيكون
الزمن = 0.693 × RB × C
وطبعا بفرض قيمة المكثف نعرف RB وبالتالى من المعادلة الأولى نحدد RA
مثلا فى المثال السابق RA+2* RB= 7200 والتردد = 2ك أى زمن الذبذبة 500 نانو ثانية
لو أردت أن يكون زمن النبضة 400 نانو و بين النبضتين 100 نانو سيكون
0.0001= 0.693× 0.00000001 × RB
RB= 1443 أوم وهو رقم غير متيسر
إما نستخدم 1500 أو 1300 والأول أقرب، إذن سيكون 1500 أوم
RA+2RB = 7200
إذن نطرح منها 2 × RB = 3000
RA = 7200-3000=4200
هناك طريقة ثالثة لو قيل لك مطلوب Duty Cycle = 0.3 مثلا
فالمعادلة هى Duty Cycle = RB ÷ م ك سيكون لدينا معادلتين
RA+2* RB= 7200 كما بالمثال الأول ---- معادلة رقم 1
(RA+2* RB)= RB ÷ 0.3
0.6 × RB + 0.3 × RA = RB
0.3 × RA = 0.4 RB
=RB 0.75 RA ---- معادلة رقم 2 لو وضعنا هذه القيمة فى المعادلة رقم 1 نحصل على
1.5 RA + RA = 7200
2.5 RA = 7200
RA = 7200 ÷ 2.5 = 2880
من معادلة رقم 2
RB= 0.75 × 2880 = 2160 و طبعا لا نقسم هنا لأن القيمة هى RB وليست 2×RB
أخيرا وليس آخرا نظرة أخيرة على الدائرة!
عند استخدام الدائرة كمؤقت Mono-stable غالبا ما يكون طرف5 Control Voltage متصل بمكثف و عند البدء يكون فارغا مما يسبب عدم إمداد الترانزيستور Q16 بالجهد المناسب فيسبب حدوث قدح زائف و تخرج نبضة غير مطلوبة، و أحيانا يكون السبب أن عند البدء، كلا الترانزستورين Q24,Q22موصل للحظة.
هذا الوضع لا يمكن التغلب عليه إلا بفرض إلغاء RESET عند البدء. نظرا لكون جهد الإلغاء RESET فقط 0.6 فولت فمن غير المناسب استخدام مكثف لهذا الغرض كما هو الحال فى كثير من دوائر المتحكمات Micro controllers
فى المرة القادمة إن شاء الله مزيد من التطبيقات المهمة لهذه القطعة
مزيد من تطبيقات 555 جزء -1
كاشف النبضة المفقودة Missing Pulse Detector
لو عدنا للدائرة المكونة لهذه القطعة، سنذكر أنه طالما كان طرف القدح Trigger فاعلا أى أقل من الثلثين سيتسبب فى أن يكون الخرج موجود أى مساويا للتغذية ولو فحصنا الدائرة ستجد أن نفس الجهد الذى يسبب ذلك لدائرة الخرج، يذهب أيضا لترانزيستور التفريغ Discharge مانعا إياه أن يفرغ المكثف إلا بعد انتهاء نبضة القدح Triggerحتى لا يؤثر ذلك على دقة الزمن . هكذا نرى أن تتالى أو تكرار نبضة القدح لا يؤثر عمليا على أداء القطعة وهى تسمى “عدم تكرارية القدح” Non Re-Triggerable وهى يقصد بها عدم التأثر بتكرار القدح أثناء زمن النبضة.
هناك العديد من المؤقتات – خاصة الرقمية منها - بها خاصية إعادة القدح Re-Trigger أى أن أى نبضة تأتى قبل انتهاء الزمن تتسبب فى بدء الزمن من جديد وهذه الصفة تتيح عمل دائرة تسمى كاشف النبضة المفقودة Missing Pulse Detector ولكن أي منها لا تنافس 555 فى شعبيتها و انخفاض سعرها
هذه الدائرة تفيد كمراقب لسيل من النبضات Clock و تعطى إنذار عند غيابها وهى طبعا هامة جدا فى بعض دوائر الاتصال الرقمية ففى بعض الأساليب غياب نبضة يعنى خطأ فى القيمة المستقبلة وهى أسرع طريقة لاكتشاف غياب التيار الكهربى للانتقال لخدمة الطوارئ UPS مثلا.
لو شاهدت Data Sheet للقطعة NE555 وهى إنتاج شركة Texas Instruments وهى نفس القطعة
http://www.datasheetspdf.com/PDF/NE555/1023451/1
ستجد الدائرة التى أرفقتها بعد بعض الإيضاحات هنا
زمن التوقيت يحدد بالمقاومة والمكثف RA,C و يكون أطول من زمن بين نبضتين متتاليتين و يفضل أن ينتهى قبل النبضة التالية فمثلا لو تحدث نبضة كل مللي ثانية يكون زمن التوقيت أكبر من مللى و أقل من 2 مللى ولكن لو شئت يمكنك أن تزيد الزمن لتكشف غياب نبضتين متتاليتين أو أكثر.
الترانزيستور المستخدم متصل بطرف القدح لذا كل نبضه تسبب له أن يكون قصر على أطراف المكثف. هذا بدوره يفرغ المكثف كل نبضة قدح Trigger جاعلا الخرج لا ينتهى إلا بغياب نبضه فلا يتم تفريغ المكثف وبالتالى يشحن و ينهى زمن النبضة بطريقة طبيعية
لكن هذا يتطلب أن تكون النبضة سالبة، ماذا لو كانت موجبة؟
الحل بسيط وهو أن نستخدم ترانزيستور س م س NPN كما بالرسم التالى
وهذا يتيح أن تكون نبضة البدء مختلفة عن النبضة تحت المراقبة.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر 555
مزيد من تطبيقات 555 جزء -2
مولد نبضة مربعة 50% duty ratio
كثير من التطبيقات تتطلب أن يكون الزمن بين النبضتين مساويا لزمن النبضة وهو ما تعرف بالموجة المربعة (مع التجاوز) لكن الاسم الأدق هو 50% duty ratio
هيه – هذا مستحيل لأن زمن الشحن يعتمد على مقاومتين بينما زمن التفريغ يعتمد على مقاومة واحدة!
معك حق، لذلك أمامنا حلين لهذه المعضلة – تذكر أن الهدف أن نعرف كيف نفكر للوصول للحل وليس الهدف مجرد معرفة أى حل.
الحل الأول أن نعدل الدائرة بحيث يكون هناك مقاومة واحدة فى كل من المسارين – هذا الحل وضعته شركة ناشونال National كما يلى
زمن الشحن كما هو موضح بالصورة = 0.69 RA × C
أما زمن التفريغ معقد قليلا لتداخل المقاومتين معا. كما هو مذكور بالمواصفات (الصورة) يجب أن تكون RB أقل من نصف RA و إلا لن تعمل الدائرة. صعوبة هذه الدائرة لو أردت أن تغير التردد حسب الضرورة ستحتاج لضبط النسبة أيضا
هناك دائرة أسهل ويقال أنها دقيقة وهى نظريا تعطى بالتأكيد 50% لكن عمليا قد تختلف بنسبة طفيفة
الفكرة هنا أننا نستخدم طرف الخرج OUT فى كل من الشحن والتفريغ من خلال مقاومة واحدة و مكثف واحد ولهذا يفترض أن يكون زمن الشحن مساوى لزمن التفريغ ولكن لسبب ما قد لا تكون الدقة كاملة.
يمكن باستخدام مقاومة متغيرة أن تغير التردد كما تريد دون تأثير على نسبة الزمن.
الطريقة المثلى للحصول على 50% هى استخدام مذبذب عند ضعف التردد المرغوب و استخدام دائرة مذبذب متعدد ثنائى الاستقرار Bi-Stable MV كدائرة لقسمة التردد ÷2
التردد هنا تقريبا = 0.72 مقسوما على R*C
تغيير نسبة الدوام Variable Duty Ratio:
كثيرا ما نحتاج أن نعدل نسبة النبضة من أقل ما يمكن حتى أكبر ما يمكن نظريا من صفر إلى 100%، وهذا مطلوب فى دوائر التحكم فى سرعة موتورات التيار المستمر الصغيرة التى تعتمد على تيار البطاريات أو الجهود التى لا تستخدم التيار العمومى مباشرة.
من نظرية دائرة عديم الاستقرار نجد استحالة هذا الأمر لأن مسار الشحن يحتوى مقاومتين و مسار التفريغ يحتوى مقاومة واحدة فقط مما يجبرنا أن نبدأ دوما من 50% .
حسنا إذن الحل الأسهل أن نستخدم وحدتين الأولى تحدد التردد و تقدح الثانية، أما الثانية فهى تحدد عرض النبضة وهكذا تبدأ من الصفر ولكن – لو استمرت النبضة من الثانية فترة أطول مما ينبغى، سيصل القدح الثانى قبل انتهاء النبضة و سيهمل لأن 555 لا تقبل إعادة القدح، وهناك مشكلة أخرى أن تغيير التردد يغير نسبة الدوام.
إذن ما الحل؟؟
ألحل هو أن نفصل مسار الشحن عن مسار التفريغ فيصبح المسارين متماثلين و هكذا نستطيع تغيير الأمور فمثلا فى الدائرة التقليدية يمكننا إضافة ثنائيين كما بالرسم
سيكون مسار الشحن هو التغذية – R1 ثم الجزء 2 إلى 1 من P1 ثم D2 إلى المكثف - الأرضى
أما مسار التفريغ سيكون هو المكثف D1 ثم الجزء 3 إلى 2 من P1 إلى – الأرضى عبر الطرف 7 من المتكاملة.
التردد تقريبا = 1.44 ÷ مجموع R1+P1 مضروبا فى C1
هناك دائرة مبنية على دائرة 50% السابقة وهى أن نستخدم الخرج فى الشحن والتفريغ أيضا
مسار الشحن هو من الخرج – D4 الجزء 1-2 من P2 ثم المكثف .
أما مسار التفريغ هو من المكثف ثم الجزء 2- 3 ثم D3 إلى الخرج.
التردد كما بالصورة = 1.44 ÷ P2*C2
فى كلتا الدائرتين، تحريك P يغير النسبة من قرابة صفر إلى قرابة 99%، أيضا الخرج هو الطرف 3 لم يتغير، وطرف التحكم 5 يفضل وضع مكثف عليه كالدائرة التقليدية – فقط نرسم ما ننوى الحديث عنه.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر 555
مزيد من تطبيقات 555 جزء -2
مولد نبضة مربعة 50% duty ratio
كثير من التطبيقات تتطلب أن يكون الزمن بين النبضتين مساويا لزمن النبضة وهو ما تعرف بالموجة المربعة (مع التجاوز) لكن الاسم الأدق هو 50% duty ratio
هيه – هذا مستحيل لأن زمن الشحن يعتمد على مقاومتين بينما زمن التفريغ يعتمد على مقاومة واحدة!
معك حق، لذلك أمامنا حلين لهذه المعضلة – تذكر أن الهدف أن نعرف كيف نفكر للوصول للحل وليس الهدف مجرد معرفة أى حل.
الحل الأول أن نعدل الدائرة بحيث يكون هناك مقاومة واحدة فى كل من المسارين – هذا الحل وضعته شركة ناشونال National كما يلى
زمن الشحن كما هو موضح بالصورة = 0.69 RA × C
أما زمن التفريغ معقد قليلا لتداخل المقاومتين معا. كما هو مذكور بالمواصفات (الصورة) يجب أن تكون RB أقل من نصف RA و إلا لن تعمل الدائرة. صعوبة هذه الدائرة لو أردت أن تغير التردد حسب الضرورة ستحتاج لضبط النسبة أيضا
هناك دائرة أسهل ويقال أنها دقيقة وهى نظريا تعطى بالتأكيد 50% لكن عمليا قد تختلف بنسبة طفيفة
الفكرة هنا أننا نستخدم طرف الخرج OUT فى كل من الشحن والتفريغ من خلال مقاومة واحدة و مكثف واحد ولهذا يفترض أن يكون زمن الشحن مساوى لزمن التفريغ ولكن لسبب ما قد لا تكون الدقة كاملة.
يمكن باستخدام مقاومة متغيرة أن تغير التردد كما تريد دون تأثير على نسبة الزمن.
الطريقة المثلى للحصول على 50% هى استخدام مذبذب عند ضعف التردد المرغوب و استخدام دائرة مذبذب متعدد ثنائى الاستقرار Bi-Stable MV كدائرة لقسمة التردد ÷2
التردد هنا تقريبا = 0.72 مقسوما على R*C
تغيير نسبة الدوام Variable Duty Ratio:
كثيرا ما نحتاج أن نعدل نسبة النبضة من أقل ما يمكن حتى أكبر ما يمكن نظريا من صفر إلى 100%، وهذا مطلوب فى دوائر التحكم فى سرعة موتورات التيار المستمر الصغيرة التى تعتمد على تيار البطاريات أو الجهود التى لا تستخدم التيار العمومى مباشرة.
من نظرية دائرة عديم الاستقرار نجد استحالة هذا الأمر لأن مسار الشحن يحتوى مقاومتين و مسار التفريغ يحتوى مقاومة واحدة فقط مما يجبرنا أن نبدأ دوما من 50% .
حسنا إذن الحل الأسهل أن نستخدم وحدتين الأولى تحدد التردد و تقدح الثانية، أما الثانية فهى تحدد عرض النبضة وهكذا تبدأ من الصفر ولكن – لو استمرت النبضة من الثانية فترة أطول مما ينبغى، سيصل القدح الثانى قبل انتهاء النبضة و سيهمل لأن 555 لا تقبل إعادة القدح، وهناك مشكلة أخرى أن تغيير التردد يغير نسبة الدوام.
إذن ما الحل؟؟
ألحل هو أن نفصل مسار الشحن عن مسار التفريغ فيصبح المسارين متماثلين و هكذا نستطيع تغيير الأمور فمثلا فى الدائرة التقليدية يمكننا إضافة ثنائيين كما بالرسم
سيكون مسار الشحن هو التغذية – R1 ثم الجزء 2 إلى 1 من P1 ثم D2 إلى المكثف - الأرضى
أما مسار التفريغ سيكون هو المكثف D1 ثم الجزء 3 إلى 2 من P1 إلى – الأرضى عبر الطرف 7 من المتكاملة.
التردد تقريبا = 1.44 ÷ مجموع R1+P1 مضروبا فى C1
هناك دائرة مبنية على دائرة 50% السابقة وهى أن نستخدم الخرج فى الشحن والتفريغ أيضا
مسار الشحن هو من الخرج – D4 الجزء 1-2 من P2 ثم المكثف .
أما مسار التفريغ هو من المكثف ثم الجزء 2- 3 ثم D3 إلى الخرج.
التردد كما بالصورة = 1.44 ÷ P2*C2
فى كلتا الدائرتين، تحريك P يغير النسبة من قرابة صفر إلى قرابة 99%، أيضا الخرج هو الطرف 3 لم يتغير، وطرف التحكم 5 يفضل وضع مكثف عليه كالدائرة التقليدية – فقط نرسم ما ننوى الحديث عنه.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر 555
مزيد من تطبيقات 555 جزء -3
إلغاء نبضة البدء
دوما عند توصيل التيار لدائرة توليد نبضة (وحيد الاستقرار) ما ينتج نبضة دون حدوث قدح Trigger ، هذه الظاهرة أحيانا تكون ذات آثار مدمرة حيث تحدث فى الزمن الخطأ، لذا يجب التخلص منها. فمثلا لو وصلتها بموتور ليعمل فترة محددة عند حدوث أمر ما يولد نبضة القدح، فعند توصيل التيار سيعمل الموتور بدون هذا الأمر وهذا خطر أحيانا.
كما سبق أن تكلمنا، فوضع مكثف على طرف 3 “طرف الإلغاء” RESET يجب أن يكون كبيرا بالقدر الكافى حتى يظل جهده أقل من 0.7 فولت حتى يسبب هذا الإلغاء.
حسنا هذا حل بسيط وتقليدى!! لماذا تقول أنه لا يصلح؟
السبب عند انقطاع التيار لن يأخذ هذا المكثف فرصة للتفريغ السريع ولذا لو عادت الكهرباء فى خلال ثوانى ربما يفشل فى القيام بواجبة – تذكر أنه يحتاج للتفريغ من قيمة التغذية والتى قد تصل إلى 15 فولت حتى أقل من 0.7 فولت ليتمكن من إعادة الدورة – فضلا عن أن المكثفات الكبيرة ستكون عادة كيماوية والتى يعرف عنها إبقاء جهد ربما أعلى من 0.7 فولت نتيجة تحلل العازل الذى تكون أثناء شحنه (راجع الشروح الأولى الخاصة بأنواع المكثفات) لذلك يجب أن نستخدم دائرة بترانزيستور حتى نستخدم مكثف أقل فى السعة و أفضل فى الجودة و تكون الدائرة أسرع استجابة و أأمن فى التشغيل
فى هذه الدائرة، يكون الشحن من خلال المكثف C1 من خلال المقاومة R1 و قاعدة الترانزيستور، سيظل الترانزيستور فى حال التشبع فارضا RESET على القطعة زمن أكثر قليلا من 1 إلى 2 قيمة المقاومة × المكثف أى هنا حوالى 0.02 ثانية و يمكن زيادة الزمن بزيادة المكثف حتى 10 ميكرو والذى يعطى ثانيتين تقريبا و عند انقطاع التيار يفرغ المكثف بسرعة من خلال الثنائى المرسوم فى الدائرة، و من الجيد أن أى تفريغ نسبى فى المكثف سيمكن الدائرة من العمل.
أى ترانزيستور س م س NPN يصلح للاستخدام هنا ولكن كلما زاد معامل تكبيره β أعطى ذلك زمنا أطول و أداء أفضل للدائرة.
هناك قاعدة أفضل دوما استخدامها وهى إن أردت أن تمنع ظاهرة فى جزء ما، تأكد من حدوثها فى مكان آخر و استخدمها لمنع حدوثها حيث تريد!! – كلام غريب أليس كذلك
ببساطة نعلم أنها تعطى نبضه فى البدء وربما فى 99.9% من الحالات ستحدث، إذن نستخدم قطعة مخصصة لوظيفة إلغاء نبضات البدء أو كما تسمى Start Up RESET و لنؤكد حدوثها بوضع مكثف بين طرف القدح والأرضى ، ثم نوجه هذه النبضة لكل الدوائر التى تحتاج لمثل هذا الإجراء فى آن.
طبعا السؤال ولماذا؟ ألم نصمم تلك الدائرة؟ - الإجابة نعم ولكن ماذا لو فى ظرف ما لم تؤدى غرضها، سنحتاج لتحديد أين الخطأ، وفى الدائرة الأخيرة ستبحث لماذا لم تظهر نبضة حتى تتأكد من ظهورها و لكن فى الدوائر الأخرى – عم ستبحث؟
دائرة الأزمنة المتتالية Sequential Timers
هناك بعض التطبيقات تتطلب عدة أزمنة متتالية وغير متساوية، لا شيء لا تؤديه المتحكمات Micro Controllers ولكن الكلفة و البرمجة الخ تجعل استخدام 555 لكل فترة زمنية أسهل وأسرع تنفيذا فضلا عن كونها تتواءم مباشرة مع الريلاى حتى 12 فولت يجعلها خيارا سهلا بجعل الأولى تقدح Triggers التالية وهلم جرا، والدائرة من ملف Texas Instruments كالآتى
تبدأ الدورة بالضغط على المفتاح S أقصى يسار الصورة مما بشكل قدح Trigger الدائرة الأولى ، يصبح جهد الخروج مساويا للتغذية Vcc ويظل كذلك لزمن يحدد بواسطة RA*CA و بأخذ القيم المدونة أسفل الدائرة يكون الزمن
ز = 1.1 × 100 ك × 10 ميكرو = 1.1 ثانية
فى نهاية هذا الزمن تسبب نهاية النبضة و هبوط الخرج من Vcc إلى صفر فى حدوث قدح للمرحلة التالية والتى لها زمن يتحدد من RB , CB
ز = 1.1 × 100 ك × 4.7 ميكرو = 0.517 ثانية
و تتكرر العملية للمرة الثالثة حيث يكون الزمن من Rc,Cc
ز = 1.1 × 100 ك × 14.7 ميكرو = 1.617 ثانية
جدير بالذكر أننا هنا نستخدم القيم التى بالرسم ولكن عمليا لن يكون الحصول على مكثف 14.7 ميكرو سهلا حيث المتوفر عمليا 10 ميكرو ،20 ميكرو و هذا لسبب أن المكثفات ذات القيم العالية أكبر من واحد مايكرو إما تكون كيماوية وهى ذات سماح عالى ولذا لا تصلح للتوقيت أو صناعية تصمم لتحمل الجهد العمومى المتردد 110 فولت أو 220 فولت ونسبة دقتها جيدة إلا أنها مكلفة و كبيرة الحجم أيضا لارتباطها بالموتورات أساسا أو تحسين معامل القدرة فى أشياء مثل مصباح الفلوريسنت التقليدى.
فى هذه الدائرة، إن شئت مانع نبضة البدء، يمكنك استخدام نفس الدائرة السابق شرحها ولكن دائرة واحدة تحكم كل مراحل المؤقتات 555 ولا حاجة لواحدة لكل منها.
وهذا ليس آخر المطاف ولكن هناك العديد من الدوائر حول 555 فى أجهزة المساج الطبى و التحكم فى سرعة موتورات التيار المستمر الصغيرة.
توصيل الأحمال على خرج القطعة
هناك طريقتان لتوصيل الأحمال، الأولى لحمل يعمل عند حدوث النبضة و الأخرى لحمل يتوقف عند حدوث النبضة.
مثلا على باب ذو تحكم الكترونى، وعادة تكون اللمبة الحمراء دوما مضيئة والخضراء مطفأة و عند وضع الكود المناسب تنتج نبضة لثلاث ثوانى تفتح القفل لتمكن الشخص من العبور و خلال نفس النبضة تضيء لمبة خضراء.
للعمل أثناء ألنبضة ، يوصل الحمل بين الخرج (طرف3) والأرضى.
للتوقف أثناء ألنبضة ، يوصل الحمل بين الخرج (طرف3) والتغذية Vcc.
هناك نوعان من الأحمال، حمل المقاومة مثل المصابيح بأنواعها بما فيها LED والدوائر الإلكترونية، والأحمال الحثية مثل الريلاى بكافة أنواعه المحتوية على ملف من السلك، وباقى الملفات.
جدير بالذكر أن المحولات لا تشكل أحمالا ولكنها ببساطة نتقل الحمل عبرها ولا تعتبر حملا بذاتها إلا فى حال الملف الثانوى المفتوح ولذا يجب الاحتياط و اخذ هذه الحالة فى الحسبان بدلا من أن تتسبب فى تلف الدائرة لحظيا.
لتوصيل الملفات مثل الريلاى يجب استخدام ثنائيات لتوفير مسار للتيار أثناء لحظة القطع كما ذكرنا مع الترانزستورات، فالدائرة مصنوعة من ترانزستورات ، أليس كذلك؟
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مزيد من دوائر مكبر العمليات – التفاضل – التكامل الخ
مزيد من دوائر مكبر العمليات
دائرة التفاضل
ما هو التفاضل؟ - التفاضل هو إيجاد ميل المماس لمنحنى الدالة!
كلام كبير ولكن – معذرة – لا أفهم
لو نظرنا للرسم التالى و قمنا بتكبير نقطة ما عليه يمكن أن نأخذ المسألة خطوة بخطوه.
عند التكبير نجد أن جزء المنحنى الصغير يكاد يكون خطا مستقيما ويزداد التطابق كلما زاد التكبير مما يجعل المنحنى هو نفس المماس، ومن هنا نجد أن ميل هذا المماس عبارة عن:
“كم فولت تغيرت الدالة لكل وحدة زمن” – حسنا هذا أبسط و أقرب للفهم ولكن لماذا وضعت خط تحت كلمة “لكل”؟ - سيستقيم المعنى أيضا لو قلنا فى وحدة زمن.
مهلا – هل تريدها فى وحدة زمنية محددة أم أن الحساب مستديم ومتابع للتغيرات طوال الوقت؟
الآن لو عدنا للرسم سنجد عـند هذه النقطة العشوائية، ما أخذناه هو التغير وما تركناه هو القيمة السابقة و بعبارة أخرى تركنا القديم و أخذنا الجديد، تركنا المستمر و أخذنا المتغير وهذا يوحى باستخدام مكثف.
بالنسبة لهواة المعادلات الرياضية أرجو الرجوع لأوائل السلسلة فى شرح المقاومة والمكثف.
طالما أن المكثف لم يتم شحنه فهو قادر على تمرير نسبة من التغيير.
هل تقول نسبة؟ إذن هناك خطأ. نعم دوما هناك خطأ ولا توجد دائرة إلكترونية خالية منه ولا شيء أخر خال. و سبق أن قلنا أن الهدف هو جعل الخطأ أصغر من أن يؤثر على النتيجة، وسنرى ذلك.
طبعا لإيجاد تفاضل جهد ما، بالطبع سيكون على مقاومة حمل معينة، فلا جهد بدون مقاومة (قانون أوم) ولننظر لهذه الدائرة:
سنجد أنها فى الواقع تعمل كمجزئ جهد و بالطبع ستعترض عليها قائلا “أين مقاومة المصدر الداخلية؟”
و لك كل الحق فى ذلك و لهذا و تجنبا لتعقيد المعادلة الرياضية أولا ، و ثانيا و الأهم، تجنبا لخسارة جزء من الإشارة بين المقاومتين، نعتمد أول قاعدة وهى أن تكون المقاومة R1 أكبر كثيرا من المقاومة الداخلية للمصدر وبذلك نستطيع إهمال مقاومة المصدر الداخلية. أو نعيد صياغة الجملة بقولنا نستخدم مصدر ذو مقاومة داخلية أصغر بكثير من R1 أليس كذلك؟
و ما الفرق؟ - ألمصدر أساسا ليس فى إمكانى التغيير فى خواصه!! - الفرق ربما صياغة الجملة توحى بالحل إذ من السهل دوما استخدام مرحلة عزل Buffer بمكبر عمليات خاصة علمنا مما سبق أنه يمكن أن يكون ذو مقاومة خرج صغيرة جدا نتيجة التغذية الخلفية السالبة.
حسنا، أول فكرة تطرأ هى الربط المباشر كما بالشكل 2 وهذه فى الواقع لا تحل مشكله المصدر ولكن تحل مشكلة ما يلى هذه الدائرة من دوائر أخرى ستؤثر بالتأكيد على القيمة العملية للمقاومة R1 وهى تعطى خرجا موجبا أى أن مع صعود الدخل ينتج جهد موجب و العكس بالعكس
الشكل رقم 3 هو تطوير أفضل للدائرة حيث يكون مكبر العمليات هو المصدر الذى يقلد إشارة الدخول و يضع هذا الجهد المنسوخ على المقاومة لشحن المكثف، أى أن المصدر V لم يعد يرى R1 بتاتا و أصبح يرى مقاومة دخول المكبر والتى هى عالية جدا و بالتالى يكاد ينتفى خطر التحميل على المصدر نهائيا. و طبعا لو لم تكفى مقاومة دخول مكبر ما يمكننا استخدام آخر من النوع ذو مدخل ترانزستورات FET أو حتى MOSFET
هذا الدائرة تبدو قد حلت كل المشاكل ولكن مهلا فالإشارة تدخل على الطرف السالب أى أن الخرج سيكون سالبا! هل هناك حل؟
بل اثنين فيمكن إضافة مرحلة عاكسة بعده أو وضع المصدر على الطرف الموجب كما بالدائرة شكل 4 حيث نجد أن دائرة التفاضل بالكامل معزولة عن المصدر ، والخرج موجب.
الدائرة فى الشكل 4 حقيقة بها نقطة خادعة لا ينتبه لها كثير ممن يحاولوا تصميم الدوائر و تأخذ منهم وقتا طويلا لاكتشاف الخطأ بها وعلاجه، هل لاحظتها؟؟
مدخل المكبر كما سبق الشرح هو مكبر تفاضلى، دوما تذكروا هذه الحقيقة ، أى قاعدة ترانزيستور ولابد من مرور تيار القاعدة للخارج – م س م PNP - أو للداخل - س م س NPN - (رجاء الرجوع للشرح إن لزم الأمر) و الطرف الموجب هنا متصل بمصدر الإشارة مباشرة ، فإن لم يسمح هذا المصدر بمرور التيار المستمر، ببساطة لن تعمل الدائرة و من أمثلة هذه المصادر ثنائى الأشعة تحت الحمراء و مستقبل الموجات فوق السمعية فالأول يوصل معكوس أى وضع Reverse Bias أو عدم توصيل والثانى عبارة عن كريستال – بلورة – من مادة غير موصلة تعمل بنظرية تغير فى خواصها حسب نوعها.
المشكلة هنا أنك تضع الآفو أو طرف الأوسيلوسكوب على النقطة + للقياس و تحديد مكان العطل، تجد الدائرة تعمل بكفاءة، ومجرد رفعها تتوقف، والسبب طبعا واضح، أن طرف القياس يوفر هذا المسار من خلال مقاومة المقياس الداخلية، لعلاج هذه الظاهرة يجب وضع مقاومة عالية 1 ميجا أو أكبر حسب نوع المكبر بين الطرف + والأرضى لتوفير مسار لهذا التيار
مهلا! لم نقل كم تكون قيمة كل من R1,C1 .
معك حق و ما كنا لنترك هذا الموضوع قبل أن نعرف حسابها.
ذكرنا سابقا كلمة عابرة " طالما أن المكثف لم يتم شحنه فهو قادر على تمرير نسبة من التغيير" وهى مفتاح الحساب. نعلم أن تفاضل مقدار ثابت = صفر وهو منطقى لأن لا تغيير فى قيمة ثابتة وبالتالى معدل التغير بالنسبة للزمن = صفر ومن هذا فالانتقال من قيمة لأخرى فجائيا و المسمى Step Function = قيمتها وهو يمثل بنبضة حادة فى زمن = زمن الانتقال الفجائى وعليه فالموجة المربعة يكون تفاضلها نبضة حادة قصيرة الزمن جدا متزامنة مع صعود الموجة و زمنها مساوى لزمن صعود النبضة ثم لا شيء ثم نبضة حادة سالبة قصيرة الزمن جدا متزامنة مع نزول الموجة و زمنها مساوى لزمن نزول النبضة ثم لا شيء و تكرار ما سبق.
الرسم التالى يوضح موجة مربعة فى الشكل رقم 1 و أشكال الخرج لدائرة تفاضل لنسب مختلفة من R1C1 إلى زمن النبضة t
الشكل 2 يوضح الخرج الصحيح لدائرة التفاضل حيث يكون R1C1 أقل بكثير من الزمن t
الشكل 3 يوضح الخرج لدائرة التفاضل حيث يبدأ حاصل الضرب R1C1 فى الزيادة بالنسبة للزمن t فنجد أن المكثف قد تم شحنه خلال صعود النبضة ولكنه يحتاج زمن طويل نسبيا لكى يفرغ خلال المقاومة R1 مما يسبب الشكل المنحنى فى النزول.
الشكل 4 يوضح الخرج لدائرة التفاضل حيث يبدأ حاصل الضرب R1C1 فى الزيادة عن قيمة الزمن t فنجد أن المكثف قد تم شحنه خلال صعود النبضة ولكنه يحتاج زمن طويل لكى يفرغ خلال المقاومة R1 أطول من t ولذا فلن يتم تفريغه خلال النبضة ، وعند نهاية النبضة يحدث نزول مساوى لقيمتها معطيا جهدا سالبا تعتمد قيمته على ما تم تفريغه من المكثف وهكذا
الشكل 5 هو عندما يزيد R1C1 كثيرا عن قيمة t و بالتالى فجهد المكثف لا يكاد يتغير أثناء الشحن ثم تنتهى النبضة فينزل الجهد وهكذا وتتحول الدائرة إلى دائرة ربط بدلا من دائرة تفاضل وهى الدائرة الشهيرة التى تحذف المستمر وتمرر المتردد.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن دائرة التكامل
دائرة التكامل
ما هو التكامل؟ - ببساطة عكس التفاضل. بعبارة أخرى هو تجميع القيم المختلفة عبر فترة زمنية ما و إيجاد المتوسط الحسابى لها
أبسط مثال لها هو المكثف الشهير فى دائرة التغذية بعد ثنائيات التقويم. وما قيل فى دائرة التفاضل يمكن قوله هنا أيضا. والشكل التالى يوضح مفهوم متوسط قيمة دالة ما
الدائرة هى نفسها دائرة التفاضل مع استبدال المكثف والمقاومة لأماكنها و أيضا سنلاحظ فورا أن مقاومة الحمل هنا ستعمل كمجزئ جهد مع مقاومة دائرة التكامل كما فى الشكل 1
ولحل هذه المشكلة طبعا كما تعودنا أن نجعل مقاومة التكامل أصغر كثيرا من مقاومة الحمل أو كما قلنا فى دائرة لتفاضل نستخدم دائرة عزل Buffer كما فى الشكل 2 وهذا يوفر مقاومة عالية جدا لدائرة التكامل ومقاومة صغيرة جدا لتغذية للحمل.
الشكل 3 أيضا عزل المكثف تماما عن المصدر و جعل عملية شحنه تتم من “صورة أو نسخة مقلدة” من جهد المصدر موجودة فى خرج المكبر وأيضا معكوسة لأن الدخول على الطرف السالب. الشكل 4 يعطى خرجا غير معكوس حيث دخول الإشارة هنا على الطرف الموجب
هنا نقطة هامة جدا جديرة أن تذكر، كم يبلغ كسب المكبر هنا – قمنا بحساب الكسب عديد من المرات أليس كذلك؟
ستقول معاوقة المكثف عند تردد النبضات مقسوما على R1 . حسنا هذا صحيح بالنسبة للإشارة، لكن ماذا عن القيمة المستمرة؟ لن تجد مقاومتان لنقسم قيمتاهما ونحصل على الكسب، وبالتالى فهو يبلغ القيمة العظمى للمكبر وهذا له مخاطره.
طالما أن الإشارة متغيرة باستمرار و متراوحة حول الصفر، قد لا تجد مشاكل من هذه الدائرة، فخرج مكبر العمليات يشحن و يفرغ المكثف، ولكن إن كانت النبضات بين الصفر و قيمة ما فإن الصفر هذا يعنى مثلا 1 مللى فولت تخرج من المصدر و عند تكبيرها 100 ألف مرة قيمة أقل كسب لمكبر عمليات ستجد الخرج إما +جهد المنبع أو – جهد المنبع ولا خرج على الإطلاق
فقط تذكر أن تضع مقاومة كبيرة بين الخرج وطرف الدخول السالب وتكون قيمتها أكبر من R1 عشرة مرات على الأقل لعلاج هذه الظاهرة كما بالرسم باللون الأخضر
ولحساب قيمة كل من R1,C1 أيضا نرى فى الرسم التالى قيم مختلفة لحاصل ضرب R1*C1 بالنسبة لقيمة الزمن t حيث الشكل 1 هو نبضة الدخول
الشكل رقم 2 هو الجهد المستمر والذى يعبر عن متوسط جهد الدخول و ينتج حينما يكون R1C1 أكبر بكثير من الزمن t حيث يكاد جهد المكثف لا يتغير بوصول نبضة جديدة أو انتهائها
الشكل رقم 3 حينما يبدأ R1C1 يقل عن خمسة أمثال الزمن t ويلاحظ أن هناك تغير مع وجود النبضة أو غيابها وهذا التغير خطى أى موجة مثلثة و طبعا نظرا لأننا نستخدم جزء صغير من بداية منحنى الشحن والتفريغ ، يكون التغيير تقريبا خطيا وهذه الحالة التى تستخدم لتوليد موجة سن المنشار والموجات المثلثة الخ.
الشكل رقم 4 حينما يقترب R1C1 من قيمة الزمن t، حيث يبدو منحنى الشحن والتفريغ ذو شكل الدالة اللوغاريتميه فى الظهور .
الشكل رقم 5 هو يكون R1C1 أقل من قيمة الزمن tحيث يكاد يكتمل شحن المكثف فى جزء من النبضة وأيضا يتم تفريغه فى جزء من النبضة – ولا ننسى أننا سبق و حددنا تمام الشحن بوصول الفولت إلى 90% من القيمة العظمى لأن 100% تحتاج زمن مالا نهاية
لو راجعنا شكل خرج كل من دائرة التفاضل والتكامل سنجد أننا نستطيع القول أن شكل الخرج يعتمد على التردد، و قيمة R1*C1 تحدد أى الترددات تعبر دون تأثير، و أيها تتغير و أيها لا يعبر إطلاقا ونرى أن دائرة التفاضل تمرر الترددات العالية و تمنع الترددات المنخفضة على عكس دائرة التكامل التى تمرر الترددات المنخفضة بينما تمنع العالية، وهكذا يمكننا أن نستخدم كل منها أيضا كمرشح لتمرير الترددات المطلوبة
فى المرة القادمة إن شاء الله نتكلم عن مولد نبضات
مولد النبضات
فى شرح دوائر الترانزيستور - موضوع التغذية العكسية ، قلنا أن التغذية الموجبة عندما تحقق الشرط Aβ=1 يتحول المكبر إلى مذبذب، و قلنا أيضا أن صفة هذه التغذية تحدد شكل الخرج، فإن كانت تحدث عند تردد واحد فقط نتج مولد موجة جيبيه و إن شملت نطاقا واسعا أنتجت مذبذب متعدد التوافقيات.
مولد النبضات هذا يعتمد على التغذية الخلفية الموجبة والسالبة فى آن .
الدائرة تستخدم مكبر عمليات رقم 101 للحصول على ترددات أعلى مما يمكن الحصول علية باستخدام 741 حيث Slew Rate له = 10 مقابل 0.5 للمكبر 741
نلاحظ هنا أن المكبر يعمل بتغذية مزدوجة أى +/- 12 فولت ولذلك R2,C1 تتصل بالأرضى، أما فى حال استخدام تغذية واحدة يجب توصيلهما لنقطة متوسطة.
فى البدء سيكون المكثف فارغا و جهد الطرف 2 مساوى لجهد الأرضى ، وعند توصيل التيار، لن يكون الخرج بالتأكيد مساوى للصفر ولكن هناك فروق نتيجة اختلاف التغذية ،سرعة الشحن، وجود ضوضاء الخ. هذه الاختلافات فى الخرج ستغذى عبر R3 للدخول الموجب والذى بدوره سيكبرها لتظهر أكبر فى الخرج وتعود مكبرة للدخول لتكبر مرة أخرى مسببة أن يصل إما للجهد الموجب للتغذية أو الجهد السالب أى +VCC, -VEEو لنفترض أنه +VCC .
الآن سيكون على الطرف 3 من قانون أوم جهد = +VCC * R2 / (R3+R2 ) أى = 12 × 910 / 1070= 10.2 فولت، وفى نفس الوقت، سيبدأ المكثف فى الشحن من خلال R1 حتى يصل لنفس القيمة وعندما يزيد جهد الطرف2 عن 10.2 بقيمة قليلة جدا يظهر هذا الفرق مكبرا فى الخرج – لا تقل أنه موضوع على الطرف السالب – فالمكبر يكبر الفرق بين الطرفين وهو فى نفس اتجاه الموجب وعكس اتجاه السالب.
لهذا سيظهر هذا الفرق مكبرا فى الخرج فى اتجاه الهبوط أى الجهد السالب وهذا الخرج السالب يوضع على الطرف الموجب ليزداد فى قيمته نحو السالب وهكذا حتى يصل إلى –VEE و طبعا المكثف يمنع الطرف 2 من التغير الفجائى الذى يحدث على الطرف3 فيظل المكبر على هذا الوضع واضعا هذه المرة -10.2فولت على الطرف 3 بينما يفرغ المكثف ليشحن فى الاتجاه المضاد هذه المرة أيضا حتى يصل إلى -10.2 فولت. و بمجرد أن تزداد قيمته السالبة عن -10.2 فولت سيكون أقل من الطرف الموجب أى أن الطرف الموجب أعلى منه فيظهر جهد موجب ليكبر ويظهر فى الخرج ويعود وهكذا حتى يقفز الخرج مرة أخرى للقيمة +VCC وهكذا يستمر فى توليد هذه الموجات النبضية
التردد كما رأينا يعتمد على R1,C1 ولكنه للأسف يشحن لقيمة تعتمد على الجهد على الطرف 3 وهو يعتمد بدوره على R2,R3 لذلك فالتردد يعتمد عليها كلها و لو لاحظت نجد أن R3 لو صغرت، سيحتاج المكثف أن يشحن تقريبا لجهد الخرج مما يجعله يحتاج زمنا أطول قد يصل لمالا نهاية أى يتوقف المذبذب
أيضا لو وصلت المقاومة R2 بجهد غير الأرضى سيتغير التردد أيضا شريكة أن يكون جهدا قليلا لا يدفع الطرف 3 كثيرا نحو +VCC أى فى حالتنا هذه يكفى مالا يزيد عن فولت واحد أو سنضطر لإنقاص قيمة R2 لتعطى فسحة.
هذا تحوير طفيف للدائرة لتستخدمها لتعديل عرض النبضة
وهنا استخدم مقاومة R1 من مصدر الإشارة التى تريد استخدامها لتعديل عرض نبضة هذا المذبذب، استخدم هذه المقاومة للمساعدة فى شحن أو تفريغ المكثف المسئول عن التردد مباشرة
الدائرة الثانية هى مولد الدوال Function Generator و سمى كذلك لأنه يعطى الموجة المربعة و المثلثة أيضا
حيث كلها دوال هندسية
تعتمد هذه الدائرة على دائرتين معا – الأولى هى اليمنى و طبعا دائرة تفاضل كما سبق الشرح تعتمد على المكثف C1 و مجموع المقاومتين R3+R4. هذه الدائرة تحول الموجة المربعة المناسبة للثابت الزمنى من (R3+R4)*C1 لموجة مثلثة كما بالرسم وهى المحاطة باللون الأحمر. هذه الموجة المثلثة تغذى لدائرة مقارن (الجزء الأيسر) و هذا المقارن له خاصية تسمى Hysteresis وهى فجوة أرجحيه (رجاء الرجوع لشرح المقارنات) تعتمد على نسبة (R1+R2) إلى R5 وهذه النسبة تحدد الفولت الموجب الذى عنده تنتقل من –VEE إلى +VCC و الفولت السالب الذى عنده تنتقل من +VCC إلى –VEE مرة أخرى و هما متساويان فى القيمة و مختلفان فقط فى الإشارة و هكذا تحول الموجة المثلثة إلى مربعة مرة أخرى لتغذى لدائرة التفاضل لتكرار الدورة.
فى المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن مولدات الموجة ألجيبيه