شرح الترانزستور شرح كامل وبالتفصيل

[ريماس]

الترانسيستور(Resistence Transfer) (تحويل المقاومه)

حمل الملف يشرح ايضا عن تفاصيل الترانزستور بالصور شرح كامل وافي
مدعمة بالصور والخطوات والتوضيح
تفضل حملها من هنا

التراسيستور قطعه إلكترونيه يستعمل في تركيبها المواد الشبه موصله N و P ( راجع درس الدايود إذ لم يكن لديك فكره عن هذه المواد) قلنا بأن الدايود عباره عن وصل للمادتين . فيتألف من شقين N و p ... الترانسيستور يتم بنائه كالدايود من نفس المادتين ولكن بثلاثة أجزاء , ليظهر لنا بتركيبتين مختلفتين إما NPN أو PNP .

من هنا نستطيع القول بأن الترانسيستور عباره عن دايودان (2 دايود) موصولين ببعضهما ومادة الوسط مشتركه للإثنين .

سميت منطقة الوسط بالقاعده وإلى اليسار المشع واليمين المجمع .... طيب يا حسن علي تركيبات وفهمناها..... أسماء لثلاثة أطراف توحي لنا كهواة بأننا إخترعنا القنبله الذريه ..... يا أخي ما يفعله هذا الترانسيستور؟
هذا يا صديقي لو أخذنا القاعده والمشع ووصلناهم على بطاريه بقطبيه مباشره ( السلبي على N والإجابي على P ) سيمر التيار بنفس الطريقه الذي يفعلها بدايود عادي وبقطبيه معكوسه لا تيار .
إذا أخذنا القاعده والمجمع مع بطاريه سنصل إلى نفس النتيجه السابقه .
وإذا تفننا أكثر ووصلنا المجمع والمشع تاركين القاعده على الهواء الطلق لن يمر التيار .... طيب.
لاحظ أخذنا كل طرفين على حده .... ولم نحصل على جديد يذكر . لماذا ؟ لأن نقطتين الإتحاد يجب أن يعملان بنفس الوقت .... لنجرب ذلك ونرى ما يحدث .... دائرة القاعده والمشع بقطبيه مباشره ودائرة القاعده والمجمع بقطبيه معكوسه

في هذه الحاله جزء من الإلكترونات يمر من المشع عبر الفراغات ( الحفر) الموجوده في القاعده , والجزء الأكبر يجتاز القاعده إلى المجمع نظرا لقطبيته الإيجابيه ولاحظ كذلك أن الجهد الموصول على دائرة المجمع قاعده هو أكبر خصيصا لجذب الإلكترونات من المشع .
المشع سمي كذلك لأنه يفرز الإلكترونات ....
المجمع سمي بذلك لأنه يجمعها أو يلتقطها .....

رمز الترانسيستور
إذا دائرتنا هي

هذه التركيبه تسمى تركيبة القاعده المشتركه حيث تشكل القاعده جزء من دائرة المدخل والمخرج . وهناك تركيبة المشع المشترك و المجمع المشترك ......
في دائرتنا القاعد المشتركه .....يمكنك تصور الترانسيستور وكأن له أربع أطراف 2 دخول و 2 خروج ...

لنبدأ بدراسة دائرتنا آخذين بعين الإعتبار العوامل التي تفرزها أهمهم سته
1- تيار المشع 2- تيار القاعده 3- تيار المجمع 4- جهد قاعده مشع 5- جهد قاعده مجمع 6 - جهد مشع مجمع
سنزيد على دائرتنا مقاومه متغيره قبل المشع ووحدة تغذيه متغيره للمجمع .

إذا حركنا المقاومه المتغيره لندع دخول 2 ميلي أمبير على المشع , ثم بدأنا برفع الجهد في دائرة المخرج , سنلاحظ أن تيار المجمع ثابت ( أقل من 2 أمبير ببسيط) لا يتأثر بتغيير الجهد .
نفس الأمر لو تركنا مرور 4 أو 6 أو غيرهم من الميلي أمبيرات تغيير الجهد لا يؤثر........
تيار المجمع = تيار المشع - تيار القاعده بما أن تيار القاعده ضئيل جدا نقول تيار المجمع يقارب تيار المشع

تجـ يقارب تشـ

في هذه التركيبه لا نستطيع أن نقول أن الترانسيستور يضخم إشارة الدخول بل على العكس هناك خساره بسيطه للإشاره . لكن هذه التركيبه تستغل المقاومه العاليه لدائرة المخرج لتربح كميه مهمه من الجهد و القدره . ( راجع درس القدره الكهربائيه) .
اما بالنسبه للجهد أنت تعلم أن الجهد يساوي المقاومه ظرب التيار ,,,,,, فجهد المدخل يساوي تيار المشع بمقاومته وجهد المخرج يساوي تيار المجمع بمقاومته لكن هذه المقاومه عاليه جدا .....
فعامل ربح الجهد يساوي جهد المخرج على جهد المدخل ..... وبطبيعة الحال عالي نسبيا .... عامل ربح الجهد هذا ليس له وحده بل مجرد رقم .
خلاصه ثانيه نستنتجها أن التيار الصغير الذي يمر بالقاعده يتحكم بالتيار الكبير الذي يمر بالمجمع ... كيف ؟ إذا كان تيار القاعده صفر فلن يكون هناك تيار في المجمع ....وترتفع قيمة تيار المجمع بإرتفاع تيار القاعده والعكس صحيح ....
أصبح عندنا فكره لا بأس بها عن الترانسيستور .....

يتبع

[ريماس]

كيف يضخم الترانسيستور

التضخيم هو أن تتحكم كميه قليله من التيار بتيار أكبر منها ......فتجعله يتغير حسب تغيراتها ..... فقط لا غير.......

جديد تركيبتنا أن المشع مشترك ......لكي يعمل الترانسيستور كمضخم للتيار يجب أن يمتلك جهد من التيار المباشر بالقيمه والقطبيه الملائمه ..... وهذا العمل يسمى تقطيب الترانسيستور ومن المهم فهمه بشكل واضح ....
فدائرتنا أعلاه يكتمل بها شرطين :
1- القاعده والمشع موصولان بقطبيه مباشره , (الترانسيستور من نوع NPN ) , بكلمات أخرى القاعده تمتلك 0.6 فولت إيجابي بالنسبه للمشع . وبما أن إتحاد القاعده والمشع هو PN ( دايود) , يجب أن يكون هناك 0.6 فولت لكي يسير التيار هذا إذا كان الترانسيستور من سيليسيو أما إذا كان مصنوع من الجرمانيوم ف0.2فولت
2-القاعده والمجمع موصولان بقطبيه عكسيه على جهد 6 فولت . فإجمالي الجهد بين القاعد والمجمع يساوي جهد المجمع ناقص جهد القاعده = 6-0.6=5.4فولت.
عندما يتوفر هذان الشرطان .....يبدأ الترانسيستور في العمل ويجري به تياران ..... تيار صغير يمر من المشع إلى القاعده يسمى تيار القاعده , وآخر من المشع إلى المجمع يسمى تيار المجمع ........

في درس الإرسال اللاسلكي هناك شرح مفصل لما يفعله المايكروفون ..... ملخص يحول الصوت إلى تيار متردد خفيف جدا إذا وصلناه مباشرة على السبيكر لن نستطيع سماعه ......
المايكروفون موصول بالتتالى مع جهد القاعده ومضاعفات ذلك أن الموجه الصوتيه تحدث تغيرات في تيار القاعده وهذه الأخيره تحدث تغيرات في تيار المجمع وبما أن هذا التيار أكبر تكون التغيرات أكبر والسبيكر يسمعنا الصوت بقدره أكبر....
عامل التضخيم للتيار في الترانسيستورات يسمى بيتا

ويمكننا القول بأن بيتا تساوي كم مره تيار المجمع هو أكبر من تيار القاعده . عادة يكون 100 ولكن هناك ترانسيستورات لللإشارات الصغيره لديها بيتا من 400 .
قاعده **** رمز b قـ * المجمع collector رمز C جـ * المشع emiter رمز e شـ
الجهد voltage رمز V جُـ * التيار Current رمز I تـ الثابت تـ◄ المتردد تـ~
Ic = تيار مجمع تجـ Ie = تيار مشع تشـ Ib = تيار قاعده تقـVce = جهد مشع مجمع جُشجـVcb = جهد مشع قاعده جُشقـ
Vbe = جهد مجمع قاعده . جُجقـ

هناك ثلاثه طرق يعمل بها الترانسيستور كمضخم أو ثلاثة أشكال .

نفهم من ذلك أن أي طرف ممكن أن يكون جزءا من دائرة الدخول والخروج بنفس الوقت.

كلمة أكثر إيجابي سنستعملها في الشرح , وفي الصوره أعلاه توضيح لما نقصد , فمثلا لو أخذت ثلاثة مقاومات بترتيب تسلسلي ووضعتها على جهد 12 فولت. تلاحظ أنني من كل مقاومه أنتج جهد 4 فولت , لاحظ كل مقاومه وكأن لها طرف إيجابي وسلبي خاص بها وبنفس الوقت عنصر من المجموعه ككل . أنظر المقاومه 2 , إذا قست الجهد بين أ و ب . فهو 4 فولت . وبين أ و ت فهو 8 فولت .
فأقول النقطه أأكثر إيجابيه بالنسبه للنقطه ت منه للنقطه ب .
سأستعمل عبارةتحويل الجهد إلى تيار والعكس . تحويل التيار إلى جهد , وفي كلا الحالتين المقصود إستعمال المقاومه لتقوم بهذا الدور , كما في الصوره أدناه .

الدوائر التي شرحتها أعلاه , ومن ضمنها دائرة التضخيم ذات المشع المشترك , حيث الميكروفون والسبيكر , كانت دوائر نظريه تقربنا من معرفة دائرة المدخل ودائرة المخرج , ووضعنا في الجو المطلوب ..... إلخ ... لكن تقطيب الترانسيستور يختلف عن ذلك بكثير , فأبسطها , إذا كنا بحاجه لثلاث بطاريات لتشغيل الترانسيستور , فتلك مصيبة كبيره .
قبل الدخول في موضوع التقطيب الحقيقي للترانسيستور في حالة المشع المشترك أود ذكر ما يلي :
1- الترانسيستور NPN يمكن تصوره كدايودان , لكن القاعده تشكل جزء من نقطتي لحام كل دايود , فلا تتصور أنك بوضع دايودان تكون قد إخترعت ترانسيستور جديد .
2- لكي يعمل الترانسيستور NPN القاعده , يجب أن يكون هناك دائما 0.6 فولت بين القاعده والمشع ..... القاعده دائما 0.6 فولت أكثر إيجابيه من المشع .
3- أي إشاره تصل للقاعده أقل من 0.6فولت , لا يسير لها تيار في القاعده , ولن يكون لها إثر على الإطلاق في المجمع .
4- القاعده بحاجه للتيار كي تتحكم بتيار المجمع وليس لجهد.
5- المجمع مصدر للتيار وليس للجهد .
6- المجمع نستخرج منه جهدا بوضع مقاومه بينه وبين مصدر التغذيه .
7- المجمع ذا ممانعه أو مقاومه عاليه مقارنة بالمشع .
8- الترانسيستور يخرج الإشاره المضخمه من المشع أو المجمع أو الإثنين معا .

9- عندما يكون هناك مقاومه للمجمع Rc مجـ التضخيم الذي نحصل عليه هو تضخيم للجهد .
10- عندما نعمل فقط بمقاومة مشع Re مشـ لا نستطيع القول أنه كان هناك تضخيما للجهد , لأن المشع دائما أقل جهدا من القاعده ب 0.6فولت , ولكن مع زيادة تيار القاعده , يزداد تيار المشع بكميه أكبر , فنستطيع القول بأن هناك تضخيما للتيار .
11- عندما تصبح أكبر ممانعة المجمع فلا يستطيع قيادة ممانعه دخول أصغر.
12- عندما تصبح ممانعة المشع أقل يستطيع قيادة ممانعه أقل للمدخل.
13- ربح الجهد من المجمع أكبر من واحد .
14- ربح الجهد من المشع أقل من واحد.
صديقي , أعلم أن هناك من النقاط التي لم تقدر على إستيعابها بعد , وستبدأ بذلك تدريجيا بعون الله , مع باقي الشرح , فهذا موضوع للدراسه وليس للقرائه , ( يتوجب قرائته عدة مرات).
15- الترانسيستور كمضخم , يتعامل مع التيارين المباشر( DC ) تـ◄ لتقطيب الترانسيستور والمتردد ( AC ) تـ~ تيار الإشاره , كالتيار الذي يفرزه الميكروفون مثلا . رغم أننا نستطيع دراسة كل تيار بإنفراد , فالإثنان مترابطان بشكل جذري.
دخلنا في عالم التيار المتردد , والحقيقه أنني لم نتحدث بعد في الموقع عن ما يعرف بالمعاوقه أو ( Impedance ) ورمزها(Z ) (معـ) وسأخصص لها درس مستقل , لكني سأعطيك منها ما نحتاجه لمتابعة شرحنا . المعاوقه بمفهومها الواسع هي المقاومه التي تبديها القطع الإلكترونيه على سير التيار المتردد, وتقاس بالأوم كما المقاومه العاديه , وتطبق عليها قوانين أوم , فمثلا التيار يساوي الجهد على المقاومه * كذلك * التيار يساوي الجهد على المعاوقه . وهكذا .
المعاوقه حيث هناك مقاومه فقط تساوي قيمة المقاومه Z=R معـ = مـ وبالأوم طبعا . حيث هناك فقط مكثف فهي تساوي المقاومه السعويه Xl , وهذه تتغير بتغير الذبذبه , وهناك إختلاف في الطور( الجهد يسبق التيار أو العكس) 90 درجه , يؤخذ بعين الإعتبار , كذلك المعاوقه الإجماليه لدائرة ما , لها قواعدها وتختلف تماما عما عرفناه في الترتيب المتسلسل والمتوازي للمقاومات . ما نريد أن تعرفه الآن أن هناك مقاومه للتيار المتردد يمكن أن تكون لقطعه أو لإجمالي الدائره , تسمى معاوقه ورمزها Z معـ تقاس بالأوم ء وتغيير قيمتها يغير من قيمة التيار والجهد.
مساوات المعاوقات : لنغترض أنني أصمم مضخما لإشارة ميكروفون وأريد سماع هذه الإشاره على السبيكر (السماعه ) . سنأخذ الميكروفون وننسى ما تبقى للحظات , يا صديقي عندما نتكلم الميكروفون ينتج تيار متردد ذا جهد متغير كذلك , قليل جدا ولكنه تيار أولا وأخيرا . وحيث هناك تيار وجهد لا بد أن تكون هناك مقاومه أو معاوقه , Z=V/I . إذا المايكروفون له معاوقته الداخليه , . إبقى معي لحظه.
التيار المتردد الناتج عن الميكروفون يجب أن يمد المضخم بالتيار الذي نريد تضخيمه , هذا التيار سيواجه ما يسمى بمعاوقه المدخل للمضخم ,( التي تحدد كم من التيار سيأخذ المضخم من تيار المصدر (الميكروفون)). إذا معاوقة المدخل (معدْ ) هي المقاومه لكل الدائره التي تلتقي مع مصدر الإشاره .رائع .....
لنقل أنه لدي ميكروفون معاوقته واحد كيلوأوم , وأريد إستعماله في دائرة تضخيم , ليكون ذلك التصميم صحيحا , يجب أن تكون معاوقة المدخل للمضخم واحد كيلوأوم (مساوات المعاوقات ) . ليس أي ميكروفون يناسب أي دائرة تضخيم والعكس صحيح .
كذلك الأمر في دائرة المخرج للمضخم , هناك جهد وتيار وما يعرف بمعاوقة المخرج ( معخْـ), لنفترض أنه لدي الدائره التاليه .

ولنقول أنني قمت بالمساوات , بين معاوقة الميكروفون ومعاوقة المدخل , وضخمت الإشاره وكانت معاوقة المخرج 50 كيلو أوم , لا بد وأنك قد شاهدت أن السبيكر ( مذياع ) يكتب عليه دائما , 4 أوم 8أوم إلخ . ألم تكن أرعنا مثلي في الصغر تتمنى من الله أن يتعطل جهاز راديو الوالد لتسرع إلى المذياع لتحطيمه وسحب المغناطيس منه.
ما كتب على المذياع هو معاوقته الداخليه , فرغم أن دائرتي أعلاه مصممه بالشكل الصحيح , وهي تضخم , فإذا وصلت المذياع على دائرة المخرج متمنيا من الله عز وجل أن أسمع صوتي عندما أتكلم , لن يحدث ذلك . السبب أن معاوقة المخرج أكبر بكثير من معاوقة السبيكر . الحل أن أضيف مرحله أخرى من التضخيم(مضخم آخر) تكون فيها معاوقة المدخل عاليه , وبالتحديد 50 كيلوأوم ومقاومة المخرج 8 أوم , عندها سأسمع الصوت وهذا المضخم هو من نوع مجمع مشترك الذي سيخبرني بمواصفاته حسن علي في متابعة الشرح .
بعد هذه المعلومات ..... التي تداخلت لتلعب دورا مهما في عمليه التضخيم ...... تغيرت صورة المضخم لدينا للرسم التوضيحي التالي : أليس كذلك؟......

مقاومة الحمل : ( محـ ) عباره جديده , بسيطة الفهم مما سبق وشرحناه , ممكن أن تكون معاوقة السبيكر , أو معاوقة المدخل لمرحله جديده من التضخيم , أو معاوقة الدخول الكامله لدائرة ما........ كيفني معك ؟ تمام ........
صديقي المحترم , دخلنا في موضوع التضخيم , وأخذنا ننهندس دوائر تضخيم , قبل الدخول في تقطيب الترانسيستور , ووضع مقاوماته , أو التكلم عن نقاط عمله إلخ , ذلك مقصود وأسلوبي الخاص في الشرح وستكتشف لاحقا أنها أمور مترابطه . ودعنا نعمق أكثر..,,,

إستنتاج مهم : ليكون هناك مرحله جيده لتضخيم إشارات الجهد الضعيفه ( ميكروفون, حساس ....... إلخ) , يجب أن يكون هناك معاوقة مصدر (معصـ) ( Rs ) عاليه , ومقاومة حمل قليله , العناصر التي تتكون منها مرحلة التضخيم هي التي تحدد قيمة الربح أو التكبير ك معاوقة المدخل ومعاوقة المخرج , لذى عند تقطيب الترانسيستور يجب الأخذ بعين الإعتبار تأثير أي مقاومه أو مكثف على هذان العنصرين المهمين لكل مضخم ........ قلت الكثير ولم أقل شيئا ..... أليس كذلك ؟ ..... ها ها .......أتضن أنني سأتركك هكذا ... ومعزتك عندي أنني سأفهمك إياها بطريقه أخرى.
لنقل أنه لدي جهد مصدر ( Vs ) قدره عشره ميلي فولت , معاوقة مصدر ( Rs=100k ) , ربح المضخم بيتا = مئه , معاوقة المدخل ( Zi=100k ) , و معاوقة المخرج ( Zo=100 ) الهدف أن أصل إلى واحد فولت بالمخرخ مع مقاومة حمل 10كيلوأوم
أتضن أننا فعلا سنصل الى الفولت في المخرج , بما أن بيتا تساوي 100 وجهد المصدر 10 ميلي فولت و (100*10ملـ ف) يساوي فولت واحد. في الحقيقه النتيجه غير ذلك , ولن نسمح لأنفسنا كهواة بالوقوع في هذا المطب , . هناك مقسم للجهد بين معاوقة المصدر (معصـ)(Rs ) ومعاوقة المدخل (معدْ )( Zi) , أنت تعلم ما هو مقسم الجهد أي مقاومتان بالتسلسل يتقاسم جهد المصدر بينهما أنظر الصوره حيث شرح أكثر إيجابيه.
الآن أنظر الصوره أعلاه لترى مقسم الجهد ( Zi ,Rs ). إذا جهد المدخل تغير بوجود هذا المقسم . والآن يساوي ما تقوله القاعده التاليه ( Vi=Vs*Zi/(Zi+Rs جُدْ = (جُصـ × معدْ ) ÷ ( معدْ + معصـ )
معناه جهد المدخل = 10ملـ ف*100كلـ ء/(100كلـ ء+100كلـ ء) = 1 ÷ 200 = خمسه ميلي فولت.
الآن لنرى جهد المخرج جُخْـ ( Vo ) وهو ما ضخمناه .... Vo=(Vi*beta)*Rl/Rl+Zo تساوي
(5ملـ ف*100)*10كلـ ء/(10كلـ ء+100)=0.5فولت .
لو غيرنا معاوقة المدخل معدْ Zi من 100كلـ ء إلى 10كلـ ء .وطبقنا القواعد السابقه . فستلاحظ أن خسارة الجهد ليست النصف كما في مثلنا السابق بل عشرة أضعاف , وهنا لن نتحدث عن تضخيم بل خربان بيوت ووجع راس.
هل إستطعت الإقتراب من الفكره ؟ ........ رائع.......
الآن صاحبني في الفكره التاليه : أصبح واضح لدينا وضوح الشمس أن تيار القاعده , يتحكم بتيار المجمع ويرفعه بمضاعف قيمة بيتا , شرط أن يتعدى جهد القاعده 0.6فولت . ولو أردت وضع صوره لما أقول ستكون التاليه :

يتبع

[ريماس]

طيب يا أخي أنا رجل عنيد , وعجبني هذا الموضوع تيار القاعده بيرفع تيار المجمع , ولكن يا أخي أريد أن أرفع وأرفع وأرفع وبعد ذلك أين سأصل ؟ .... ببساطه ستصل إلى مرحله ستفقد أنت وتيار القاعده التحكم بتيار المجمع حيث يستتب على مستوى معين .... وما بعود يرد عليك . مرحلة فقدان التحكم هذه تسمى ( Saturation) . يسعد في العمل بهذه المرحله من أراد إستخدام الترانسيستور كمفتاح .
دعني أوضح أكثر..... تعال لنشبه الترانسيستور بعفريت السياره الذي نستعمله لتغيير الدولاب( العجله للمثقفين).

لنفترض أن الطول الأساسي 60سنتم , لكن سيارتنا تعلو عن الأرض 40 سنتم , في هذه الحاله لا عمل لعفريتنا , لأنه لا يدخل تحت السياره أصلا . نشبهه بالترانسيستور بأن القاعده لم تحصل على 0.6فولت المطلوبه .
لنفترض ثانية أن إرتغاع السياره عن الأرض 60سنتم , هنا يعمل العفريت ونبدأ بالرفع بإستعمال القاعده ( العصى) ,سيصل العفريت إلى أعلى طول إجمالي ويقف مهما حركنا القاعده . طيب..... رائع ,,, الآن منطقة عمل العفريت كعفريت تساوي الطول الإجمالي ناقص الطول الأساسي . وما بعد ذلك خساره للوقت .
أمر مشابه جدا يحدث للترانسيستور عندما نريد إستعماله لتكبير الإشاره, فله منطقة عمل محددة ما بين منطقة القطع ( أقل من 0.6فولت) ومنطقة إنعدام التحكم ( saturation ) . إذا دخلت الإشاره المضخمه المنطقه الأولى , ببساطه تختفي , لا وجود لها وفي الثانيه يتغير شكلها . نرى.....

إذا في الحاله أعلاه هناك تشويه لإشارة المدخل وليس تضخيما لها , ولتكون الإشاره المضخمه صحيحه , لا بد من تحديد خط أفقي تعمل عليه يكون في وسط منطقة العمل , كالصوره أدناه .

جيد ..... خططنا لتعمل إشارة المخرج ( الإشاره المضخمه ) على ما يرام , لكنها ليست مستقله بالشكل الذي نراه أعلاه , بل لها علاقه مباشره مع تغيرات تيار القاعده وتيار المجمع إذا كنا نضخم جهدا ..... بكلمات أخرى عندي ثلاث عوامل مترابطه وكل منها ذا علاقه مباشره بالآخر وكل منها لا يجب أن يتعدى منطقة العمل الفعاله التي أحددها لهم , وهم 1- تيار القاعده (إشارة المدخل) 2- تيار المجمع 3 - جهد مجمع مشع Vce ( إشارة المخرج)......لنوضح..... كل التغيرات.
إذا إستعملت تبار قاعده ثابت ثم آخر أعلى من السابق وسميته Ib2 ومن ثم آخر Ib3 وهكذا , محاولا عكس الصوره الواضحه للتغيرات الثلاثه , سأصل إلى الرسم التوضيحي التالي .

تلاحط أننا بواسطة الرسم التوضيحي أعلاه , يبدو واضحا , أنه مع إرتفاع تقـ هناك إرتفاع تجـ , لكن هناك غموض لعلاقة تغيرات الإثنان مع تغيرات جُجشـ ( جهد مجمع مشع ) . الحل يكمن بوضع خط عمل الترانسيستور داخل الرسم كما يلي :

الخط الأخضر يمثل خط عمل الترانسيستور , وهو فعلا يعكس في أي نقطه منه . النقطه الزرقاء مثلا تحد لنا من خلال الخطوط الصُفر قيمة( تقـ , تجـ , جُجشـ ) النقطه الحمراء تحدد بخطوطها الليلكيه ( تقـ , تجـ , جُجشـ ) وهكذا أي نقطه على هذا الخط .

أعلاه تلاحظ نقطة الوسط A وكيف إنطلقت منها خطوط الوسط للتغيرات الثلاثه. سؤال لما تبدو إشارة المدخل أكبر من إشارة المخرج أو تيار القاعده؟...... جواب .... لا تنسى الوحده ففي إشارة المدخل نتكلم عن ميكروأمبير في تيار المجمع عن ميلي أمبير وفي إشارة المخرج عن فولت.
بواسطة هذا الرسم التوضيحي يمكننا تحديد نقاط عمل الترانسيستور , وهذا الشكل من الرسوم هو ما يقدمه المصنعون للتعريف عن كل ترانسيستور من منتجاتهم . بالإضافه إلى عدة معايير أخرى كأقصى قيمه ل Ic-Ib-Vce جُجشـ - تقـ - تجـ إلخ ....سنتطرق لهذا الموضوع خذ مثلا بعض معلومات عن 2N3904

سنتكلم قليلا عن تركيبة المشع المشترك , عن وجود كل مقاومه والهدف منها ( الدور الذي تقوم به ) ثم نعود لنقطة العمل .لتكون الصوره أكثر وضوحا .
لدي الدائره التاليه :

الآن

إذا تأملنا جيدا في الدائره أعلاه , نجد أن لها عيبان مهمان:
أولا : جهد الإشاره موصول مباشرة مع الجهد الثابتجُـ◄ ٍVcc , ومعناه أنه لن يضخم إلا الجزء الموجب من الإشاره جـ~
ثانيا : يجب أن يكون جهد الإشاره أكبر من 0.7 فولت لنرى له أثرا في المخرج . خلاصه هذه الدائره لا تصلح لتضخيم الإشاره ولو حاولنا رؤية تغيرات الموجه ستكون التاليه :

إذا

جديدنا في الدائره أعلاه , وفي محاولتنا لتصحيح عيوب الدائره السابقه , أردنا إدخال قناة للتيار الثابت تـ◄ من مصدر التغذيه (CC) جُـ◄ تصب على القاعده ,بواسطة مقاومه جديده سميناها مقـ Rb , وعزلنا قليلا تيار الإشاره. وبذلك القاعده الآن لا تعتمد فقط على تيار الإشاره المتردد( Iv1 ) تقـ~ بل كذلك على تيار ثابت سميناه ( IBQ) تقـ◄ . إذا

تقـ = تقـ~ + تقـ◄
IB=Iv1+IBQ

إذا ركبنا تيار متردد فوق ثابت ما النتيجه؟ .......

رائع كلمه صغيره هنا بل أكثر من رائع .... لقد أصبحت تتضح الصوره لدي لأضع الإشاره في القاعده بالمكان المطلوب , وضمن منطقة عمل الترانسيستور , وهذه قفزه نوعيه على طريق تقطيب الترانسيستور .
وكذلك أصبح بإستطاعتنا تقدير تيار المجمع ضمن منطقة عمل الترانسيستور

تجـ = تقـ × بيتا = ( تقـ~ × بيتا ) + ( تقـ◄ × بيتا )
Ic = Ib*Beta = Beta*Iv1+Beta*IBQ

طيب ....... تعرفنا على دور مقاومة القاعده مقـ Rb..... وحتى الآن ولا كلمه عن مقاومة المجمع مجـ Rc ... لا تزعل جاييك .... هذه المقاومه تلعب دوران في الدائره ,, 1- تحول تيار المجمع تجـ Ic إلى جهدIc*Rc ( تذكر ما قلته في أول الشرح) 2- بالمشاركه مع مقاومة القاعده نذهب بالترانسيستور إلى منطقة العمل .( جاييك)
كذلك يمكننا تحديد جهد المخرج جُخْـ Vo أو Vout ......

جُخْـ = جُـ◄ ـ ( مجـ × تجـ )
Vo = Vcc - Rc*Ic
جُخْـ = جـ◄ ـ ( مجـ × بيتا × جُـ~) ـ ( مجـ × بيتا × تقـ◄ )
Vo = Vcc - Rc*Beta*Iv1 - Rc*Beta*IbQ
صوره تساعدك على إستيعاب كل ما سبق

نعود للدائره , حصلنا على أن الترانسيستور يضخم كذلك الجزء السالب من الموجه ....موجة الإشاره ممكن أن تكون صغيره لأن الترانسيستور لا يعتمد عليها فقط . ولا زلنا مجددا أمام عيبين , لو وصلنا V1 جُـ~ ( مثل ميكروفون أو غيره ) سيمر التيار الثابت به ليخربه , صوره طبق الأصل تحصل لو حاولنا وصل سبيكر على المخرج .... في الحالتين المشكله تيار تقطيب الترانسيستور الثابت
إذا لا بد من عزله وأفضل طريقه إستعمال مكثفان ليقومان بهذا العملويجب أن نختار السعه المناسبه حسب ذبذبة العمل التي نريدها للترانسيستوربذلك نظرب بهم عصفوران بحجر واحد نعزل ونجعلهم يتعاملون مع الإشاره التي نريد تضخيمها كأنهم غير موجودين . تحولت دائرتنا إلى التاليه

قبل المضي قدما دعنا نتوقف لتوضيح بعض النقاط , أولها معايير غير ثابته في الترانسيستورات , تتغير من ترانسيستور إلى أخر , وبترانسيستورات من نفس النوع بفعل الحراره الطبيعيه . تلاحظ أنني حددت جهد الدايود داخل الترانسيستور 0.6 ف وفي شرحي لمعادلات أخرى إستعملت 0.7 ف . لذا وجب التوقف والتوضيح .... راقب معي ما يقوله مصنعوا 2N3904

يتبع

[ريماس]

في رسمهم التوضيحي هذا يقولون إستعملنا جُجشـ من 5 فولت وجربنا الترانسيستور على ثلاثة حرارات مختلفه , ونقدم لك النتائج بثلاث خطوط توضيحيه ...... طبعا أقرب ما يناسبنا هو خط الوسط حيث 25 درجه مئويه .... مع أنني أعلم أن حرارة الصحراء العراقيه أكبر من ذلك, في هذه الأيام والحمدلله .
يقول المصنع بهذه الشروط ( جُجشـ = 5 ف و 25 درجه للطبيعه ) .
إذا كان تيار المجمع 0.1 ملـ أ فأنت بحاجه إلى 0.6 ف ليفتح جهد مشع قاعده .
1 0.68
3 0.7
وبعشره ملـ أ 0.72 وبمئه 0.8 ....... وهكذا يمكنك مرافبة الخط . لا تنسى أنه إذا غيرنا الحراره إلى 35 درجه أو 40 سيكون لنا خطوط أخرى .......... فإذا إستعملت 0.6 ف أو 0.7 ..... فلا يحيرك الأمر المقصود في هذا المستوى .
إذا الحراره مشكله يجب أخذها بعين الإعتبار , في تصميم المضخم ....
دائرتنا الأخيره جيده ومشكلتها الحراره ,جهد القاعده يعتمد فقط على تيار القاعده . فأي تغيير ومهما كان بسيطا لهذا التيار بواسطة الحراره من خلال المقاومه مقـ Rb . ستخرج تصميمنا عن نقطة العمل المرجوه في الوسط ......الحل أن يكون تقطيب القاعده ليس فقط من خلال مقـ Rb بل أن نستعمل مقسم جهد لهذه العمليه مضيفين مقاومة أخرى بإتجاه السالب مقـ2 Rb2 ,وأن نحسن إختيار قيمة المقاومتين بشكل تيار مقاومة القاعده الأولى تمقـ1 I1 أكبر من تيار القاعده وبهذه الطريقه نضمن جهد القاعده كثابت ومحدد فقط بقيمة المقاومتين .
آخر مشاكلنا في حالة عدم ثبوت تيار المجمع تجـ Ic , نستعمل لذلك مقاومة بين المشع والسالب , نسميها مقاومة المشع مشـ Re .... هدف ...... إذا إرتفع تيار المجمع سيرتفع جهد المشع , بما أن جهد القاعده ثابت , جهد قاعده مشع سينخفض , وتيار القاعده كذلك وأخيرا تيار المجمع سيعود إلى القيمه التي صمم من أجلها . كيفني معك ..... رواق......
هذه المقاومه Re سيمر بها التيار المتردد , وستخربط لنا كل حساباتنا معه , بالإضافه إلى أن هذا التيار بحاجه لأن يكون موصولا مباشرة على الطرف السالب ....... حل .....أن ندعه يمر بجنبها دون أن يراها ....كيف ..... بوضع مكثف ( سـ ) ( من سعه ) . لنرسم ما نقول:

جميل جدا ..... أصبحت لدينا فكره لا بأس بها توصلنا إلى الكثير وتساؤلاتنا أكثر ..... هذا جيد ومعناه أننا نحرك دماغنا ......

دعنا نتحدث قليلا عن مناطق العمل

لا بد أن يكون هناك شروط لينتقل الترانسيستور من منطقه إلى أخرى ( منطقة القطع منطقـ - منطقة العمل منطعـ - منطقة إنعدام التحكم منطحـ ) ما يمكننا إستنتاجه, مما سبق وتكلمنا عنه , شرطان متعلقان بهذا الموضوع 1- جُقشـ < 0.6ف ( < معناها أقل من ) نكون في منطقـ 2- تجـ = بيتا × تقـ طالما نحن في منطقة العمل .......وحتى ندخل منطحـ يستتب هذا التيار على قيمه معينه إذا في منطحـ بيتا×تقـ > تجـ ( > معناها أكبر من) ...... هل هناك معلومات أخرى ؟ نعم ....
سنحلل الموضوع من جانبين ..... من دائرة المدخل ..... ومن دائرة المخرج ......من الأولى سندرس تغيرات تيار القاعده مقابل تغيرات جهد قاعده مشع جُقشـ ( وأقصد بالتحديد سقوط الجهد في منطقة إتحاد الدايود PN داخل الترانسيستور وبما أنه من سيليسيو فهو من 0.6 إلى 0.8 ف ) وكيف تتداخل هذه التغيرات مع المناطق الثلاثه .....

1- منطقة القطع جُقشـ < 0.6 ف
2- منطقة العمل 0.6 ف < جُقشـ < 0.8 ف
3- فقدان التحكم جُقشـ > 0.8 فولت
من هنا يمكننا إستخدام كنموذج مثالي جُقشـ(منطقعـ) = 0.7 ف ........و جُقشـ(منطحـ)= 0.8 فولت

لنرى ما يحصل في دائرة المخرج ............نعلم أنه لكل تيار قاعده هناك تيار مجمع مقابل جهد مجمع مشع....
1- منطقة قطع جُجشـ > صفر , تجـ = صفر , تقـ يعادل الصفر , جُقشـ < جُقشـ(منطعـ)
2- منطقة عمل جُجشـ > 0.3 ف , تجـ > صفر , تجـ = بيتا × تيار قاعده
3- منطقة فقدان التحكم جُجشـ > صفر , ما بين 0.1 و 0.3 ف , تجـ > صفر ................ يمكن إعتماد جُجشـ(منطحـ) = 0.2 ف كمثالي ..........

تصميم المضخم

سننطلق من أخر دائره توصلنا لها في الرسم أعلاه .....ولتصميم أي مضخم لا بد أن أنطلق من معطيات معينه .... مثلا أريد مضخم للمعطيات التاليه : ترانسيستور 2N3904 , جُـ◄ = إثنا عشر فولت , جُشـ = 1.2 ف , تجـ = 2.24 ملـ ء , جُجشـ = 6 فولت , معدْ = 2.5 كلـ ء , بيتا = 224 , مقاومة حمل محـ = 100 ء .........

أول عمل أقوم به هو أن أنسى التيار المتردد وأتعامل مع التيار الثابت ...... أحذف المكثفات وغيرها تاركا الدائره كما يلي :

لم أترك سوى جهد مصدر التغذيه والمقاومات التي سأبدأ بتحديد قيمتها إنطلاقا من المعطيات.....
تيار المجمع وتيار المشع متقاربان جدا فيقاسان بالملي أمبير مقارنة بتيار القاعده كم ميكروأمبير بسيطه , لذلك يمكن إعتبار الإثنان متساويان دون أن يؤثر ذلك على حساباتنا مثلا ( عندما نتكلم على المسافه ما بين بغداد والقدس .... بالطبع عاصمتان عربيتان عزيزتان على قلبي,,,, وقلب كل واحد فيه شوية ضمير,,,,,,ما أعود لأتكلم عن متر أمامي أو ورائي) صح ؟.....
مفاومة مشع = مشـ = جُشـ ÷ تشـ = 1.2ف ÷ 2.24 ملـ ء = 535.7 أوم .....
مقاومة المجمع = جهد مقاومة المجمع ÷ تيار مجمع = جُمجـ ÷ تجـ = ( جُـ◄ ـ جُجشـ ـ جُشـ ) ÷ تجـ = 2.2 كلـ ء

يمكننا تخيل دائرتنا كما في الصوره أعلاه ..... فلم اغير بها شيئ من حيث العمل فهي مطابقه لدائرتنا .... الآن منطقيا ... دائرة مقاومتان القاعده مع الجهد الثابت ( المنطقه المحدده بالسهم في الصوره ) وكل ما تقدمه لنا هو جهد ومقاومة قاعده .... ويمكني إستبدالها بدائره كما في الصوره واضعا مقاومه قاعده موازيه و جهد قاعده موازي ..... هذا التوضيح ضروري لأنني سأستعمل مقو و جُقو لإكمال تصميمنا .............
مقو = عشر ( بيتا × مشـ ) = 1÷ 10 ( 224× 535.7 ) = 11.99 كلـء

ما الهدف من وراء كل هذا ؟ ....... تحديد مقـ1 و مقـ 2 ....................... إذا .............

مقـ1 ء
مقـ2 ء

جُـ◄ ف


مقو ء

جُقو ف
علم الإلكترونيات العربي

.....قبل متابعة درس التيار المتردد لدائرتنا ....... أود دراسة التيار الثابت من رؤيه مختلفه ............. أعرف قيمة الأربع مقاومات .... وأريد تحليلا ..... ما رأيك؟....هيا بنا ..... عكس ما قمت به سابقا ......
إنني أبحث عن مقو و جُقو من خلال معطيات مقـ1 و مقـ 2......

جُمو = (مقو×تقـ )+ ( جُقشـ (منطعـ) ) + (مشـ × تشـ) هذا الكلام معناه
إذا 1.88 ف = 11.99تقـ + 0.7 ف+ 0.535×تشـ مع تقـ و تشـ بالملي أمبير
الآن إذا كنا في منطقة عمل الترانسيستور معناها تشـ =( بيتا +1)تقـ إذا ........
إذا 1.88 = 11.99تقـ + 0.7 ف+ 0.535× ( بيتا +1) تقـ لا شك أن هناك جمالوروعه للجبر وبن جابر كذلك....... أعلم ان بيتا تساوي 224 إذا
إذا 1.88 = 11.99تقـ+0.7+0.535×225تقـ
إذا 1.88 = 11.99تقـ + 0.7+120.375تقـ=132.365تقـ + 0.7 يعني
إذا 132.365 تقـ = 1.88- 0.7=1.18 ومعناه تقـ = 1.18 ÷ 132.365
تساوي 0.00891 ميلي امبير أي 8.914 مكـ أ تقـ = 8.914مكـ أ لبيتا= 224
تجـ = تقـ × بيتا = 1.996ملـ أ .......تشـ =225×0.00891= 2.00491 ملـ أ
جُُجشـ= جُـ◄ - مجـ*تجـ - مشـ*تشـ =12- 2.2*1.996- 0.535*2.00491
إذا 12- 4.39-1.072= 6.538ف
أفحص منطقة العمل جُقجـ = جُقشـ ـ جُجشـ = 0.7 ـ6.538 = ـ 5.838
طيب .... إذا أردت توضيح نقطة العمل في رسم ...

هنا تفضل بالدخول لتحميل ملف كامل عن شرح الترانزرستور مدعمة بالصور والخطوات التوضيحية الشاملة
حملها من هنا