حيدر فاهم
02-01-2014, 12:14 AM
السلام عليكم
شرح مفصل ودقيق عن الترانزستور وبعض الأسئله التي تسائل عنها القارىء وهو منقول من احد المواقع
ماهو دور الترانزستور tr1 ؟
تخيلوا معي أننا نعيش في منزل معين ولدينا خزانان من الماء، الأول خزان علوي في سطح المنزل والأخر في قاع المنزل. ولنفترض جدلا أن الخزان العلوي فارغ تقريبا من الماء، وأننا أردنا أن نستخدم ذلك الخزان للحصول على الماء، فكيف يمكنني أن أستغل الماء الموجود في الخزان السفلي وأقوم بدفعه للخزان العلوي بحيث أتمكن من الاستفادة منه واستخدامه في المنزل؟هنا يأتي دور مضخة الماء التي يجب أن تكون في أسفل المنزل ومتصلة بالخزان السفلي. ألسنا نقوم بتشغيل المضخة في كل مرة نحتاج إلى ماء كي نملأ به الخزان العلوي؟
إذا المضخة هي اللاعب الرئيسي في هذه الحيلة، فهي بمثابة العقل المدبر الذي سيعمل على تحويل طاقة المصدر” الخزان السفلي” وإجبارها على التحرك للحمل ” الخزان العلوي” كي نستفيد منها.
بنفس الطريقة يعمل الترانزستور كمكبر، فهو كالمضخة التي ستقوم بالاستفادة من جهد وتيار المصدر “بطارية مثلا” بحيث تضيف طاقة للإشارة الضعيفة التي دخلت إلى قاعدة الترانزستور لتكبيرها. فالأمر بشكل تجريدي، لدينا إشارة ضعيفة جدا “كالماء القليل الموجود في الخزان العلوي في المنزل”، ونريد إرسال تلك الإشارة الضعيفة للحمل أو الخرج “مجمع الترانزستور” مكبرة بحيث نستغل وجود بطارية أو مصدر خارجي للتيار “مثل الخزان السفلي” وبذلك نكون قد حللنا مشكلة الإشارة الضعيفة وقمنا بتكبيرها بالشكل المطلوب.ونلاحظ أن كمية التكبير تعتمد أساسا على قدرة الترانزستور” المضخة” وعلى نوعية الإشارة وشكلها وحجمها، وأيضا على قدرة المصدر “البطارية” .
حتى هذه النقطة نكون قد عرفنا أن الترانزستور هو عنصر له القدرة على التحكم أو استغلال مصدر معين – كالبطارية مثلا- لتكبير إشارة ما داخلة إلى قاعدته، فلذلك هو ليس مولد للطاقة بذاته بل هو مجرد عنصر له القدرة على إضافة طاقة خارجية على إشارة ضعيفة لتكبر بالحجم المطلوب باستغلال المصدر الخارجي للطاقة، لذلك فإن الترانزستور لن يضمحل بعد فترة من استخدامه بل سيبقى يعمل مادام هناك مصدر يمده بالطاقة.
ننتقل للسؤال الثاني: هل يمكن تكبير أي إشارة واردة إلى قاعدة الترانزستور؟
بالتأكيد لا..فكما أن لكل مضخة قدرة تعمل ضمن حدودها، كذلك فإن للترانزستور مجالا معينا يعمل ضمنه وبالتالي فهو ليس قادرا على تكبير أي إشارة ضعيفة تدخل إلى قاعدته فإن ذلك يحدث ضمن شروط معينة. ومايحكم ذلك عادة: هو تردد الإشارة الداخلة مثلا: فالترانزستور يتأثر بتردد الإشارة الداخلة ولا يمكننا إدخال أي إشارة دون مراعاة أقصى تردد يدعمه الترانزستور. فتخيلوا أننا نريد تكبير إشارة صوت ضعيفة، فتردد إشارة الصوت لن يتجازو الـ 20 كيلو هرتز. ويمكن القول تجاوزا أن أي ترانزستور قادر على التعامل معها. لكن لو أردنا التعامل مع إشارة موجة fm ذات تردد 108 ميجاهرتز مثلا، فليس كل ترانزستور قادر على معالجة تلك الإشارة. وأيضا، لكل ترانزستور نسبة تكبير محددة تعرف بمعامل التكبير b وهي في العادة تكون ذات قيمة قد تصل لـ 100 أو 200 مرة، فمعنى ذلك أنه إذا أردنا تكبير إشارة دخل ترددها – 1 كيلو هرتز مثلا- وقيمتها 1 ميللي فولت لتكون 1 فولت على الخرج، باستخدام ترانزستور معامل تكبيره 200 فلن نتمكن من ذلك، لأن الكسب المطلوب في حالتنا يجب أن يكون 1000 مرة في أقل تقدير كي نصل للقيمة المطلوبة.
وللتذكير فإن تحمل الترانزستور محكوم بأمور رئيسية مثل:
1. جهد الحمل: القيمة القصوى
2. تردد إشارة الدخل المراد تكبيرها: هل هي في مجال الميجاهرتز؟ أم الكيلو هرتز؟
3. قيمة إشارة الدخل: هل هي في مجال الميللي فولت
4. كمية تيار الحمل أو تيار المجمع
أنتقل للسؤال الثالث: هل الأرقام الموجودة على الترانزستور تعني شيئا للمصمم؟ مثل : 2n 2222 أو ac128 أو 2n3904 هل هناك فرق حقيقي بينها أم أنها مجرد طلاسم؟
نعم هناك فرق شاسع بينها. فلكل ترانزستور مواصفات معينة خاصة به، فمثلا: هناك كما عرفنا سابقا ترانزستور نوع موجب- سالب- موجب وهناك آخر من نوع سالب موجب سالب، وهناك من له قدرة تكبير تصل لـ 100 مرة، ومنها من يعمل على فرق جهد 12 فولت وآخر حتى 60 فولت. فترقيم أو تسمية الترانزستور أمر ضروري ولا مفر منه. فهو كاسم الشخص! فلايمكننا التعامل مع الترانزستور دون معرفة رقمه. وإذا عرفنا رقمه تمكنا من قراءة ملف المواصفات الفنية “الداتاشيت” التي ستوضح كافة المعلومات الخاصة بالترانزستور.
السؤال الأخير: كيف يمكن معرفة المكافئات أو البدائل لأي ترانزستور؟
سبق وأن ناقشت موضوعا مشابها تجدونه هنا، وخلاصة القول أنه بمجرد معرفة مواصفات الترانزستور الأساسي من خلال ملف المواصفات ومقارنتها بما نحتاجه فعلا في الدارة يمكننا التوجه للمواقع الشهير ة مثل ديجي كي والبحث عن أي بديل يلبي الغرض، وكما قلت سابقا فأرقام الترانزستور الموجودة في أي دارة والتي يختارها المصمم ليست آية منزلة بل هي اجتهاد قد يصلح لفترة وقد لايتناسب أحيانا مع القطع المتوفرة في الأسواق. فعلينا الاجتهاد بأنفسنا إذا واجهنا مشكلة الحصول على الترانزستور الأساسي.
حسنا وسيم ..لكن كيف يتم تصميم أي دارة تكبير بسيطة باستخدام الترانزستور؟ ما هي الأسس الصحيحة لذلك؟ هل هناك معادلات لابد من استخدامها؟ ماهي الطريقة الصحيحة لتوصيل الترانزستور كي يعمل كمكبر؟
كي نقوم بعملية التكبير، فلابد أن يتم قدح “تشغيل” الترانزستور وتهيئة الظروف المحيطة به كي يدخل في وضع التكبير. وهناك عدة أشكال لدوائر القدح التي يتم من خلالها عملية تشغيل الترانزستور وتأمين انحياز أمامي بين القاعدة والمشع وانحياز عكسي بين المجمع والقاعدة. وما نعنيه بدوائر القدح، هو أننا نقوم بتوصيل مجموعة مقاومات ومكثفات بأطراف الترانزستور كي يكون مستعدا للعمل في وضعية التكبير.
شرح مفصل ودقيق عن الترانزستور وبعض الأسئله التي تسائل عنها القارىء وهو منقول من احد المواقع
ماهو دور الترانزستور tr1 ؟
تخيلوا معي أننا نعيش في منزل معين ولدينا خزانان من الماء، الأول خزان علوي في سطح المنزل والأخر في قاع المنزل. ولنفترض جدلا أن الخزان العلوي فارغ تقريبا من الماء، وأننا أردنا أن نستخدم ذلك الخزان للحصول على الماء، فكيف يمكنني أن أستغل الماء الموجود في الخزان السفلي وأقوم بدفعه للخزان العلوي بحيث أتمكن من الاستفادة منه واستخدامه في المنزل؟هنا يأتي دور مضخة الماء التي يجب أن تكون في أسفل المنزل ومتصلة بالخزان السفلي. ألسنا نقوم بتشغيل المضخة في كل مرة نحتاج إلى ماء كي نملأ به الخزان العلوي؟
إذا المضخة هي اللاعب الرئيسي في هذه الحيلة، فهي بمثابة العقل المدبر الذي سيعمل على تحويل طاقة المصدر” الخزان السفلي” وإجبارها على التحرك للحمل ” الخزان العلوي” كي نستفيد منها.
بنفس الطريقة يعمل الترانزستور كمكبر، فهو كالمضخة التي ستقوم بالاستفادة من جهد وتيار المصدر “بطارية مثلا” بحيث تضيف طاقة للإشارة الضعيفة التي دخلت إلى قاعدة الترانزستور لتكبيرها. فالأمر بشكل تجريدي، لدينا إشارة ضعيفة جدا “كالماء القليل الموجود في الخزان العلوي في المنزل”، ونريد إرسال تلك الإشارة الضعيفة للحمل أو الخرج “مجمع الترانزستور” مكبرة بحيث نستغل وجود بطارية أو مصدر خارجي للتيار “مثل الخزان السفلي” وبذلك نكون قد حللنا مشكلة الإشارة الضعيفة وقمنا بتكبيرها بالشكل المطلوب.ونلاحظ أن كمية التكبير تعتمد أساسا على قدرة الترانزستور” المضخة” وعلى نوعية الإشارة وشكلها وحجمها، وأيضا على قدرة المصدر “البطارية” .
حتى هذه النقطة نكون قد عرفنا أن الترانزستور هو عنصر له القدرة على التحكم أو استغلال مصدر معين – كالبطارية مثلا- لتكبير إشارة ما داخلة إلى قاعدته، فلذلك هو ليس مولد للطاقة بذاته بل هو مجرد عنصر له القدرة على إضافة طاقة خارجية على إشارة ضعيفة لتكبر بالحجم المطلوب باستغلال المصدر الخارجي للطاقة، لذلك فإن الترانزستور لن يضمحل بعد فترة من استخدامه بل سيبقى يعمل مادام هناك مصدر يمده بالطاقة.
ننتقل للسؤال الثاني: هل يمكن تكبير أي إشارة واردة إلى قاعدة الترانزستور؟
بالتأكيد لا..فكما أن لكل مضخة قدرة تعمل ضمن حدودها، كذلك فإن للترانزستور مجالا معينا يعمل ضمنه وبالتالي فهو ليس قادرا على تكبير أي إشارة ضعيفة تدخل إلى قاعدته فإن ذلك يحدث ضمن شروط معينة. ومايحكم ذلك عادة: هو تردد الإشارة الداخلة مثلا: فالترانزستور يتأثر بتردد الإشارة الداخلة ولا يمكننا إدخال أي إشارة دون مراعاة أقصى تردد يدعمه الترانزستور. فتخيلوا أننا نريد تكبير إشارة صوت ضعيفة، فتردد إشارة الصوت لن يتجازو الـ 20 كيلو هرتز. ويمكن القول تجاوزا أن أي ترانزستور قادر على التعامل معها. لكن لو أردنا التعامل مع إشارة موجة fm ذات تردد 108 ميجاهرتز مثلا، فليس كل ترانزستور قادر على معالجة تلك الإشارة. وأيضا، لكل ترانزستور نسبة تكبير محددة تعرف بمعامل التكبير b وهي في العادة تكون ذات قيمة قد تصل لـ 100 أو 200 مرة، فمعنى ذلك أنه إذا أردنا تكبير إشارة دخل ترددها – 1 كيلو هرتز مثلا- وقيمتها 1 ميللي فولت لتكون 1 فولت على الخرج، باستخدام ترانزستور معامل تكبيره 200 فلن نتمكن من ذلك، لأن الكسب المطلوب في حالتنا يجب أن يكون 1000 مرة في أقل تقدير كي نصل للقيمة المطلوبة.
وللتذكير فإن تحمل الترانزستور محكوم بأمور رئيسية مثل:
1. جهد الحمل: القيمة القصوى
2. تردد إشارة الدخل المراد تكبيرها: هل هي في مجال الميجاهرتز؟ أم الكيلو هرتز؟
3. قيمة إشارة الدخل: هل هي في مجال الميللي فولت
4. كمية تيار الحمل أو تيار المجمع
أنتقل للسؤال الثالث: هل الأرقام الموجودة على الترانزستور تعني شيئا للمصمم؟ مثل : 2n 2222 أو ac128 أو 2n3904 هل هناك فرق حقيقي بينها أم أنها مجرد طلاسم؟
نعم هناك فرق شاسع بينها. فلكل ترانزستور مواصفات معينة خاصة به، فمثلا: هناك كما عرفنا سابقا ترانزستور نوع موجب- سالب- موجب وهناك آخر من نوع سالب موجب سالب، وهناك من له قدرة تكبير تصل لـ 100 مرة، ومنها من يعمل على فرق جهد 12 فولت وآخر حتى 60 فولت. فترقيم أو تسمية الترانزستور أمر ضروري ولا مفر منه. فهو كاسم الشخص! فلايمكننا التعامل مع الترانزستور دون معرفة رقمه. وإذا عرفنا رقمه تمكنا من قراءة ملف المواصفات الفنية “الداتاشيت” التي ستوضح كافة المعلومات الخاصة بالترانزستور.
السؤال الأخير: كيف يمكن معرفة المكافئات أو البدائل لأي ترانزستور؟
سبق وأن ناقشت موضوعا مشابها تجدونه هنا، وخلاصة القول أنه بمجرد معرفة مواصفات الترانزستور الأساسي من خلال ملف المواصفات ومقارنتها بما نحتاجه فعلا في الدارة يمكننا التوجه للمواقع الشهير ة مثل ديجي كي والبحث عن أي بديل يلبي الغرض، وكما قلت سابقا فأرقام الترانزستور الموجودة في أي دارة والتي يختارها المصمم ليست آية منزلة بل هي اجتهاد قد يصلح لفترة وقد لايتناسب أحيانا مع القطع المتوفرة في الأسواق. فعلينا الاجتهاد بأنفسنا إذا واجهنا مشكلة الحصول على الترانزستور الأساسي.
حسنا وسيم ..لكن كيف يتم تصميم أي دارة تكبير بسيطة باستخدام الترانزستور؟ ما هي الأسس الصحيحة لذلك؟ هل هناك معادلات لابد من استخدامها؟ ماهي الطريقة الصحيحة لتوصيل الترانزستور كي يعمل كمكبر؟
كي نقوم بعملية التكبير، فلابد أن يتم قدح “تشغيل” الترانزستور وتهيئة الظروف المحيطة به كي يدخل في وضع التكبير. وهناك عدة أشكال لدوائر القدح التي يتم من خلالها عملية تشغيل الترانزستور وتأمين انحياز أمامي بين القاعدة والمشع وانحياز عكسي بين المجمع والقاعدة. وما نعنيه بدوائر القدح، هو أننا نقوم بتوصيل مجموعة مقاومات ومكثفات بأطراف الترانزستور كي يكون مستعدا للعمل في وضعية التكبير.