التضخيم في العديد من الدارات الكهربائية والالكترونية لاسيما اجهزة البث والاستقبال وبعض اجهزة القياس تستقبل اشارات ضعيفة السعة والتي يصعب التعامل معها كما.

Présentation au sujet: "التضخيم في العديد من الدارات الكهربائية والالكترونية لاسيما اجهزة البث والاستقبال وبعض اجهزة القياس تستقبل اشارات ضعيفة السعة والتي يصعب التعامل معها كما."— Transcription de la présentation:

1 التضخيم في العديد من الدارات الكهربائية والالكترونية لاسيما اجهزة البث والاستقبال وبعض اجهزة القياس تستقبل اشارات ضعيفة السعة والتي يصعب التعامل معها كما هي ولهذا كان من الضروري تكبيرها لتسهيل دراستها ومعالجتها وهذا ما يقود الى دراسة الدارات التي تسمح بالتكبير والتي تسمى المضخمات . العنصر الاساسي المستخدم في المضخم هو المقحل ( ثنائي القطب او ذو التأثير المجالي) انقر هنا

2 *بما ان المقحل ثنائي القطب يمتلك ثلاثة أطراف (باعث - جامع- قاعدة) فانه بالإمكان اعتباره كرباعي اقطاب حيث يكون قطب مشترك بين اشارة الدخول(V1,I1) وإشارة الخروج(V2,I2) وبالتالي يمكن استخلاص الحالات الثلاث التالية : - باعث مشترك - جامع مشترك - قاعدة مشتركة I1 I2 مضخم ممثل كرباعي أقطاب V1 V2

3 كما أنه لكي يعمل المقحل كمضخم بصورة صحيحة يجب استقطابه بتغذية مستمرة بشكل تكون فيه نقطة السكون قريبة من منتصف مستقيم الحمولة وتوجد عدة أشكال للاستقطاب اكثرها استعمالا الاستقطاب بجسر VCC C1,C2 :مكثفات الربط تعتبر كدارة قصيرة في المتناوب CE: مكثفة التحجيب تعتبر دارة قصيرة في المتناوب R2 RC C2 C1 v2 ~ v1 R1 RE CE

4 الدارة المكافئة للمقحل في المتناوب
في المتناوب يمثل المقحل بوسائط تسمى الوسائط الهجينة كما يلي : h11 IB IC  vBE h12vCE vCE h12IB h21 = b و  = h22-1

5 غالبا نعتبر h22=0 وبالتالي تصبح الدارة المكافئة للمقحل هي :
IB IC  vBE h11 vCE h12IB

6 التصميم الديناميكي للمضخم
في النظام الديناميكي تقصر المكثفات ومولد التيار المستمر ويعوض المقحل بنموذجه المكافئ فتصبح دارة المضخم كما يلي : IB  vBE h11 RC vCE R h12IB

7 الحسابات (I) -التضخيم في التوتر : بتطبيق القوانين الاساسية لتحليل الدارات نجد: وفي العديد من الحالات تكون  كبيرة جدا ومنه ينتج : الاشارة السالبة تدل على وجود تعاكس في الطور بين اشارتي الدخول والخروج

8 (II)- مقاومة الدخول : Re=h11 في أغلب الحالات R>>h11 ومنه فإن:

9 (III) - مقاومة الخروج : تنزع الحمولة اذا كانت موجودة ويقصر مولد الدخول ويوضع مولد خيالي في الخرج حاصل القسمة بين توتره و شدة تياره تعطي قيمة مقاومة الخروج بتطبيق الخطوات السابقة نجد : وحيث أنه في أغلب الاحيان يكون >>RC فإن : RS=RC

10 المضخم العملي عبارة على مضخم يتواجد على شكل دارة مندمجة مثل الدارة A741ويتميز بخصائص المضخم المثالي : - تضخيم كبير - مقاومة دخول كبيرة - مقاومة خروج صغيرة ويرمز له ب: مدخل عاكس - vd + مدخل غير عاكس مخرج I+= I- =0 عند دراسة دارات المضخم العملي نعتبر فرضيات التقريب التالية V+= V-

11 التركيب العاكس والغير عاكس
تترك الحسابات للتلميذ او يمكن اجراءها داخل الحصة تشغيل تركيب عاكس تركيب غير عاكس

12 منحى اشارة الدخول والخروج لمضخم عاكس

13 منحى الاشارات لمضخم غير عاكس

14 تركيب دارلينطون هذا التركيب يتكون من مقحلين موصولين كما في الشكل التالي حيث يسمح هذا التركيب من زيادة التضخيم في التيار وبالتالي الاستطاعة المحصل عليها كما انه يسمح بزيادة مقاومة الدخول ICd C B IBd E VCEd VBEd

15 * نمثل المقحل الأول: h21=1و h11=r1 و 1
* نهمل التيارات المارة في 1 و 2 (لأن قيمتها دائما كبيرة وبالتالي التيارات صغيرة ) ونبحث عن الوسائط المكافئة لمقحل دارلينطون d et h11d r1 1ib1 i bd = ib1 A icd B 1 VBE 2 2ib2 r2 1 2 ib2 وبتطبيق قانون العقد في A و B نجد : 1- ايجاد d : نعلم ان: وبما أن:>>1فإن :

16 وبتطبيق قانون العروات على العروة (1) نجد :
2- ايجاد h11d : نعلم أن : فان : وبما أن: أي : إذن وبما أن >>1 نلاحظ أن h11 لمقحل دارلينطون ابر بكثير من r1و r2

17 مضخمات الاستطاعة المضخمات المدروسة سابقا ( في السنة الثانية) تسمى مضخمات الاشارات الضعيفة لكون اشارة الدخول سعتها صغيرة جدا ( mV) لكن اذا ازدادت سعة الدخول ستؤدي الى تشوه اشارة الخروج ولهذا نضطر لاستعمال نمط آخر من المضخمات يسمى مضخمات الاستطاعة (Amplificateur de puissance ) ونجده على أصناف A وB 1- الصنف A: يستعمل في هذا النوع مقحل استطاعة ( مقحل دارلنطون) ويكون التركيب مماثل للتركيبات السابقة بحيث تكون نقطة السكون في منتصف مستقيم الحمولة أ- ربط الحمولة مباشرة : VCC R2 RC C2 C1 RL v2 ~ v1 R1 بعض نماذج مقاحل الاستطاعة

18 نضع: R=Rc // RL IC مستقيم الحمولة الديناميكي ميله Q1 نقطة السكون في منتصف مستقيم الحمولة الديناميكي Q0 مستقيم الحمولة السكوني ميله Q2 VCC VCE اذا ازداد تغير الاشارة عن Q1أو Q2 ينتج تشوه لإشارة الخروج *إذا كانت نقطة السكون قريبة من منتصف مستقيم الحمولة(Q0) نقول ان المضخم يعمل كصنف A *إذا كانت نقطة السكون قريبة من منطقة القطع (Q2) نقول ان المضخم يعمل كصنف B *إذا كانت نقطة السكون قريبة من منطقة التشبع(Q1) نقول ان المضخم يعمل كصنف C

19 اشارة الخروج مشوهة ليست جيبية رغم ان اشارة الدخول جيبية

20 * الاستطاعة المفيدة: بما أن اشارة الدخول عادة جيبية فإن الاستطاعة المفيدة تكون بالشكل التالي : Pu= v.i حيث v و i تمثل القيم المنتجة للتوتر والتيار على التوالي ومنه : Pu = R.i2 وحيث أن : حيث : i تمثل القيمة العظمى للتيار الجيبي الذي صيغته : وبالتاللي : ^ ^ ^ ^ وحيث ان اعظم قيمة يمكن ان يأخذها التيار هي تيار السكون فانه ينتج لدينا: وبالتالي : * الاستطاعة الممتصة: الاستطاعة الممتصة ناجمة عن مصدري الاستقطاب (مستمر) واشارة التحكم ( متناوب) وبمان مولد الاستقطاب يكون توتره اكبر بكثير من توتر مولد التحكم فانه يمكن اهمال الاستطاعة الناجمة عن هذا الأخير

21 * المردود: هو حاصل القسمة بين الاستطاعة المفيدة والاستطاعة الممتصة
وبتعويض العبارات المحصل عليها سابقا نجد أي: نستخلص من هذه الدراسة ان المردود في هذا التركيب لا يمكن ان يتجاوز 25%

22 المضخم يرى مقاومة R=RL/m2حيث mهي نسبة التحويل
في هذه الحالة تربط الحمولة مع المقحل بواسطة محول الذي يسمح برفع قيمة المردود ب - الربط بواسطة محول: في المتناوب المقاومة المرئية R=RL/m2 VCC RL R2 RC C1 المضخم يرى مقاومة R=RL/m2حيث mهي نسبة التحويل ~ R1 في هذه الحالة يصبح مستقيم الحمولة السكوني هو VCE=VCC

23 IC مستقيم الحمولة السكوني مستقيم الحمولة الديناميكي Q1 نقطة السكون في منتصف مستقيم الحمولة الديناميكي Q0 Q2 VCC VCE أن إضافة المحول أدت إلى مضاعفة التوتر من VCC/2 إلى VCC وبالتالي تصبح الاستطاعة المفيدة ضعف المحصل عليها في الربط المباشر أما الاستطاعة الممتصة فتبقى بنفس العبارة وبالتالي تنتج قيمة المردود اذن هذا التركيب يؤدي فعلا لتحسين المردود

24 لاحظنا في التركيبين السابقين ( صنف A) أن قيمة المردود لا يمكن أن تتجاوز
في أحسن الأحوال ( نظريا طبعا) 50% أما عمليا فتكون أقل ولهذا فإننا نمر لدراسة صنف آخر يعمل على تحسين المردود والذي يسمى بالتضخيم صنف B 2-الصنف B: في هذه الحالة يوضع التركيب بحيث تكون نقطة السكون في منطقة القطع ولتحقيق هذه الميزة توجد عدة تركيبات نقترح منها هذا التركيب يستعمل مقحلي(02) استطاعة متماثلين تماما كما يبين الشكل التالي : أ- تركيب متناظر : محول ذو نقطة وسطية ic1 T1 i ve ve ~ R ve Vcc T2 ic2

25 المقحلين مستقطبين عند نقطة القطع حيثIB=0 و يتحكم فيهما التوتر المتناوب وتفصل دراسة التركيب كما يلي :
* عند النوبة الموجبة : المقحل T1 ممر والمقحل T2 مانع اذن تمر النوبة الموجبة عبر المقحل T1 وتحول عبر المحول الثاني الى الحمولة * عند النوبة السالبة: المقحل T1 مانع والمقحل T2 ممر اذن تمر النوبة السالبة عبر المقحل T2 وتحول عبر المحول الثاني الى الحمولة التيار الذي يصل الحمولة هو الناتج عن مجموع النوبة الموجبة والسالبة مع ملاحظة ان التيار الناتج هو تيار الدخول مضخم بالمقحل ( ic=ib) ic1 t ic2 t i t

26 مستقيم الحمولة السكوني
iC1 مستقيم الحمولة السكوني مستقيم الحمولة الديناميكي نقطة السكون في منطقة القطع لكل مقحل Q0 VCE2 VCE1 VCC iC2

27 ^ ^ ^ ^ مع V =VCC وI هو تيار السكون * الاستطاعة المفيدة : إذن * الاستطاعة الممتصة : تتمثل في الاستطاعة الناتجة عن التيار المستمر والتيار المتناوب وحيث أن المصدر المتناوب يعطي قيمة صغير أمام المصدر المستمر اذن يمكن حصر الاستطاعة الممتصة في التي يعطيها هذا الأخير ، لكن التيار كما نلاحظ أنه لا يمر إلا عند وصول التيار الى القاعدة وبالتالي نأخذ القيمة المتوسطة لتيار المجمع وتكون العبارة كما يلي : ^ وحيث ان الاشارة التي يمررها كل مقحل مماثلة للاشارة الناتجة من التقويم احادي النوبة فانه: وبالتالي :

28 * المردود: من العلاقات السابقة نستخلص :
إذن وبالتالي نستخلص أن تركيب صنف Bأدى الى رفع المردود النسبة 78.5%

29 أ- تركيب دفع-جذب((Push-pull:
ان التركيب المتناظر مكلف لاحتوائه على المحولات كما انه من الصعب بل من الاستحالة ادخاله في الدارات المتكاملة ( المندمجة) ولهذا يتم استعمال تركيب دفع جذب الذي يستعمل مقحلين متكاملين ( متماثلين في الخصائص لكن احدهما من نوع NPN استقطابه موجب والآخر من نوع PNPاستقطابه سالب) كما يبين الشكل التالي : مرور النوبة الموجبة T1 Vcc R ~ ve T2 Vcc ic2 مرور النوبة السالبة لاحظ أننا نحتاج الى مولدين او ما يعرف بالتغذية المتناظرة الضرورية لمثل هذا التركيب لاستقطابب المقحلين

30 التحليل: في هذه الحالة الوصلة قاعدة- باعث للمقحل T1 بتوصيل مباشر والخاصة بـT2 بتوصيل عكسي وبالتالي T1ممر وT2مانع إذن المقحل T1 يسمح بتمرير النوبة الموجبة فقط مكبرة * النوبة الموجبة : في هذه الحالة الوصلة قاعدة- باعث للمقحل T1 عكسي بتوصيل والخاصة بـT2 بتوصيل مباشر وبالتالي T1 مانع وT2 ممر إذن المقحل T2 يسمح بتمرير النوبة السالبة مكبرة ومحصلة النوبتين تمر في الحمولة * النوبة السالبة : الدراسة التحليلية وحساب الاستطاعات والمردود بنفس الطريقة السابقة ( للتركيب المتناظر ) ولاداعي لاعادة العمل

31 عمليا نلاحظ وجود تشوه على اشارة الخروح لاحظ الشكل التالي
i t هذا التشوه ناجم عن توتر العتبة للوصلة القاعدة-باعث للمقحل 0.6V لمقحل سيليسيوم و0.3V لمقحل جرمانيوم وللتخلص من هذا التشوه نستعمل أحد التركيبين التاليين لاحظ التشوه الناتج على اشارة الخروج Tam le 10/02/2007 3ELN

32 في هذه الحالة ترفع نقطة السكون قليلا على منطقة القطع فيسمى التركيب صنفAB
تركيب 1 للتخلص من التشوه VCC R1 T1 D1 R ~ ve D2 T2 R2 -VCC الثنائيات تكون مماثلة لطبيعة المقاحل Si أو Ge حتى تعادل توتر العتبة

33 في هذه الحالة ترفع نقطة السكون قليلا على منطقة القطع فيسمى التركيب صنفAB
تركيب 2 للتخلص من التشوه VCC R1 T1 R2 R R3 ~ ve T2 R4 -VCC تحسب المقاومات بدقة بحيث يكون التوتر بين المقاومتين R2وR3 مساويا لتوتر العتبة للمقاحل

34 تطبيقات مضخمات الاستطاعة
المضخم العملي هو عبارة عن دارة مندمجة خطية يتكون من ثلاثة طوابق مضخمة الطابق الأخير منها هو مضخم استطاعة نو دفع وجذب ولهذا تغذيته تكون متناظرة 1- المضخم العملي : نجد مضخم الاستطاعة كآخر طابق في دارات تضخيم الصوت قبل المجهار (Haut-parleur) مباشرة 2- مضخمات الصوت : تستعمل الدارات الالكترونية الحديثة مضخمات تكون على شكل دارات مندمجة تعوض التعقيدات المتواجدة في دارات المقحل وتوجد منها عدة أشكال 3- المضخمات الحديثة :