دراسة دارة المجمع المشترك لتكبير الإشارة الضعيفة
Collecteur commun
بسم الله الرحمان الرحيم
وصلى الله وسلم على مولانا رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين.
دراسة دارة المجمع المشترك لتكبير الإشارة الضعيفة
Collecteur commun
طيلة المواضيع السابقة التي خصصت لدراسة الترانزستور، كنا ندرس فقط تركيب الباعث المشترك، اليوم سنتعرف كما سندرس تركيب آخر اسمه تركيب المجمع المشترك.
لا يختلف تركيب الباعث المشترك عن تركيب المجمع المشترك، إلا في نقطة خروج الإشارة. حيث في تركيب الباعث المشترك كما رأينا يكون توتر الخروج Vc من المجمع C. حيث Vc هو التوتر بين النقطة C والهيكل. لكن في تركيب المجمع المشترك، يكون توتر الخروج هو التوتر Ve بين مربطي المقاومة RE. بالنسبة للتركيبين يبقى توتر الدخول هو التوتر Vb بين القاعدة B والهيكل.
نلاحظ أنه في تركيب المجمع المشترك وجود مكثفين C1 و C2 de liaisons أو ما يعرف بـ Condensateurs de couplages. كما في كثير من الأحيان يمكن تركيب مكثف De découplage لكن هاته المرة مع المقاومة RC وفي تراكيب أخرى تحذف المقاومة RC من الدارة ليرتبط المجمع C مباشرة بمصدر التغذية vcc. هذا التركيب هو الذي سيكون موضوع اليوم.
دراسة دارة المجمع المشترك في النظام الساكن
لدراسة الدارة في النظام الساكن نقوم بنفس الطريقة التي تتبعناها في دراسة تركيب الباعث المشترك، حيث قمنا بتعويض كل من المكثفات ومولد التوتر المتردد بقاطع تيار مفتوح في هاته الحالة نحصل على الدارة المبينة على يمين الصورة التالية:
بالنسبة لطريقة حساب انحياز دارة المجمع المشترك تبقى هي نفسها طريقة حساب انحياز دارة الباعث المشترك.ومع غياب المقاومة RC وحسب التوصيات يجب أن يحسب التوتر VE ليكون نصف التوتر VCC، لكي لا يتم قطع موجة الخروج
دراسة دارة المجمع المشترك في تكبير الإشارة الضعيفة.
لدراسة دارة المجمع المشترك في النظام المتحرك، نقوم كالعادة بتعويض المكثفين C1 و C2 وكذلك مولد التوتر المستمر VCC بقاطع تيار مغلق. ثم نختار النموذج المكافئ للترانزستور Le modèle T ليحل محله. لأنه الأسهل في نظري خصوصا إذا كانت هناك مقاومة RE.
وبعد ترتيب الدارة نحصل على الدارة التالية:
المرجو الانتباه إلى المجمع C الذي أصبح مرتبطا بالهيكل. حيث منحى التيار سيكون من المجمع C ومن القاعدة B نحو الباعث E. أما هذا الأخير (الباعث E) فهو موصول مع المقاومة RE.
نلاحظ أنه في النظام المتحرك أن المقاومتين RE و Rch أصبحتا مركبتين على التوازي، إذن يمكن تعويضهما بمقاومة مكافئة لهما نرمز إليها بـ Re.
حيث
لتصبح الدارة على الشكل التالي:
1-أولا حساب كسب التوتر Av
يحسب كسب التوتر من العلاقة التالية:
حيث
- Vout هو توتر الخروج وهو التوتر بين مربطي المقاومة Re
- Vin هو توتر الدخول وهو يمثل التوتر Vb بين القاعدة B والهيكل وهو نفسه التوتر الظاهر على مولد التيار المتحكم فيه.
لدينا حسب قانون أوم:
لدينا حسب قانون أوم مع قانون إضافية التوترات لدينا:
إذن
وبالتالي فإن كسب التوتر
نقوم باختزال Ie من القسمة لتصبح العلاقة كالتالي:
نلاحظ أن كسب التوتر Av يكون أصغر من 1
لأن البسط أصغر من المقام. لكن إذا كانت المقاومة Re أكبر بكثير من المقاومة r’e،
يمكن إهمال هاته الأخيرة من العلاقة لتصبح
بما أن كسب التوتر يساوي 1 وموجب الإشارة. فإن دارة المجمع المشترك لا تقوم بتضخيم الإشارة الداخلة بل تقوم بالاحتفاظ على خصائصها. بمعنى تتخذ إشارة الخروج شكل وخصائص إشارة الدخول. لذا يطلق كذلك على هذا التركيب بـ Emetteur suiveur
إذا لم تكن حمولة مركبة مع الباعث فإن كسب التوتر يحسب من العلاقة التالية:
إذا كانت
فإن
2- حساب ممانعة الدخول Zin للدارة
ممانعة الدخول Zin للدارة هي الممانعة المرئية من طرف مولد التوتر المتردد eg.
نلاحظ أن المقاومة RB وهي المقاومة المكافئة للمقاومتين R1 و R2 المركبتين على التوازي، نلاحظ أنها مركبة هي الأخرى على التوازي مع الممانعة Z1،حيث Z1 هي الممانعة المرئية من النقطة والاتجاه الموضح في الدارة التالية:
يبقى لنا إيجاد الممانعة Z1 والتي تحسب من العلاقة التالية:
حيث
حسب قانون أوم مع قانون إضافية التوترات نحصل على أن
أي
مع
وبالتالي فإن الممانعة
نقوم باختزال Ib لتصبح العلاقة كالتالي:
وبالتالي فإن ممانعة الدخول Zin تحسب من العلاقة التالية:
إذا كانت الحمولة Rch غير مرتبطة بالدارة فيكفي تعويض المقاومة RE مكان المقاومة Re لتصبح ممانعة الدخول للدارة بدون حمولة كالتالي:
وهي شبيهة بممانعة الدخول لدارة الباعث المشترك بدون condensateur de découplage
نعلم أن الممانعة Zin تكون قيمتها أصغر من اصغر قيمة للمقاومات R1 و R2 و Bêta*(r’e + Re) المركبة على التوازي. وكما نعلم أن جميع هاته المقاومات الثلاث كبيرة. وبالتالي فإن الممانعة Zin تكون هي الأخرى كبيرة. وهذا ما يميز تركيب المجمع المشترك.
3- حساب ممانعة الخروج Zout
لحساب ممانعة الخروج نقوم بتعويض الحمولة بمصدر للتوتر Vx الذي يضخ تيارا Ix في المنحى المبين في الدارة أسفله. كما نقوم بتعويض مصدر الإشارة Vs بقاطع تيار مغلق لتصبح الدارة كالتالي:
حيث ممانعة الخروج تحسب من العلاقة التالية:
هاته الطريقة تعتبر سهلة، إذ تعتمد فقط على قوانين أساسية: قانون العقد وقانون إضافية التوترات وقانون أوم. لكن هاته الطريقة طويلة ستأخذ منا وقتا في تحليلها. سنقتصر هنا على طريقة أخرى مختصرة وسنعود إلى المولد Vx والتيار Ix في مرحلة متقدمة من التحليل.
في هاته المرحلة نقوم بفصل الحمولة عن الدارة لتصبح على هذا الشكل
حيث ممانعة الخروج Zout هي الممانعة التي تراها الحمولة Rch من الناحية التي تراها العين. نلاحظ أن المقاومة RE مركبة على التوازي مع ممانعة Z3، حيث هاته الأخيرة (الممانعة (Z3 هي الممانعة التي تراها المقاومة RE من النقطة والاتجاه الموضح في الدارة التالية:
وبالتالي فإن
بما أن المقاومة r’e مركبة على التوالي مع المقاومة RE ومع باقي الدارة فإن الممانعة Z3 هي المقاومة r’e التي نظيف إليها الممانعة Z4، حيث Z4 هي الممانعة المرئية من النقطة والاتجاه الموضح في الدارة التالية:
وبالتالي فإننا نكتب
لحساب الممانعة Z4 نعوض المقاومتين r’e و RE المركبتين على التوالي بمولد للتوتر Vx ثم نقوم بإطفاء مصدر الإشارة Vs لتصبح الدارة على الشكل التالي:
يمكن تبسيط الدارة بوضع مقاومة مكافئة RD للمقاومتين RB و RS المركبتين على التوازي لتصبح الدارة على هذا الشكل:
تحسب الممانعة Z4 من العلاقة التالية:
بما أن المقاومة RD مركبة على التوازي مع مصدر التوتر Vx فإن التوتر Vx هو نفسه التوتر المطبق على المقاومة RD. وحسب قانون أوم لدينا:
يتخذ التيار Ib إشارة سالبة لأن منحاه على توافق مع منحى التوتر Vx.
لدينا
لأن التيار Ix يساوي التيار Ie لكن يسري في منحى متقابل مع منحى التيار Ie
إذن
لدينا
إذن
نقوم باختزال Ib لتصبح الممانعة
وبالتالي فإن ممانعة الخروج تحسب بالعلاقة التالية:
حيث RD هي المقاومة المكافئة للمقاومة الثلاث RS و R1 و R2.
كيفما كانت قيمة المقاومة RD فقسمتها على Bêta سيضعف قيمة هذا الحد RD/Bêta وبما أن r’e هي أيضا ضعيفة القيمة وكون RE في الغالب كبيرة، فإن ممانعة الخروج تكون أصغر من
وهذا ما يميز تركيب المجمع المشترك، حيث ممانعة خروجه تكون صغيرة على عكس تركيب الباعث المشترك التي تساوي المقاومة RC.
4- حساب كسب التيار Ai
سنقتصر هنا على إيجاد كسب التيار Ai بطريقة مختصرة تعتمد في حسابها على كسب التوتر AV
يحسب كسب التيار من العلاقة التالية:
لدينا تيار الخروج Iout هو نفسه التيار Ie
حسب قانون أوم لدينا
حيث Ve هو توتر الخروج و Re هي المقاومة المكافئة للمقاومتين Rch و RE المركبتين على التوازي.
من جهة أخرى وحسب قانون أوم لدينا
حيث
- Vin هو توتر الدخول للدارة
- Zin هي ممانعة الدخول للدارة
إذن
أي
أي
نعلم أن
وبالتالي تصبح علاقة كسب التيار كالتالي:
إذا كانت الحمولة Rch غير مرتبطة، يحسب كسب التيار Ai بدون حمولة من العلاقة التالية:
في هاته الحالة ولأكثر دقة يرجى إعادة حساب كسب التوتر Av بدون حمولة.
ممانعة الدخول الكبيرة وممانعة الخروج الصغيرة اللتان يتميز بهما تركيب المجمع المشترك، يجعل من هذا التركيب أكثر استعمالا. ورغم أنه لا يقوم بتضخيم التوتر إلا أنه يركب بين مضخمين مثلا، في حالة إذا ما كانت ممانعة الدخول للمضخم الثاني صغيرة مقارنة مع ممانعة الخروج للمضخم الأول. حيث تركيب المجمع المشترك يأخذ الإشارة من المضخم الأول ويعطيها إلى المضخم الثاني دون تعريض الإشارة لل Atténuation . ويعرف كذلك على هذا التركيب بالدارة الوسيطة حيث يلعب دور ملائمة الممانعة بين مضخمين أو بين مضخم وحمولة.
حرصا منا لنقل المعلومة الدقيقة وتجنبا للترجمة المغلوطة، سنعرض عليكم نصا باللغة الفرنسية يشرح بعض أدوار تركيب المجمع المشترك.
Le montage collecteur commun ne sera donc pas utilisé pour amplifier un signal, mais comme adaptateur d’impédance, situé en amont ou en aval d’un montage émetteur commun par exemple.
On pourra donc intercaler un tel montage entre un capteur à haute impédance de sortie et un montage émetteur commun sans que celui-ci ne perturbe le capteur.
On pourra aussi le mettre en sortie d’un montage émetteur commun que l’on doit interfacer avec une faible charge, et ceci sans écrouler le gain en tension de l’étage.
رابط الموضوع على اليوتوب
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق