recent
أخبار ساخنة

الترانزستور كمكبر للصوت

تصميم دائرة مكبر صوتي
الترانزستور كمكبر للصوت

تصميم دائرة مكبر صوتي


نريد في هذه الدائرة دخول موجة صوت مترددة وتكبيرها بمقدار معين دون حدوث تشوهات في التكبير يكون من خلال التالي:

يمكن لنا استبدال استخدام البطارية للحصول على قيمة Bias باستخدام دائرة تجزيء الجهد حيث ان الجهد القادم من المصدر V CC يتم تجزئته على مقاومتين R 1 و R 2 بحيث يصل إلى القاعدة جهد معين وهو نفس قيمة Bias وهى القيمة التى تمنع وصول الترانزستور إلى مرحلتي الإشباع والقطع ويتم حساب هذا الجهد من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>V</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>C</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>+</mo><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></math>

يجب إختيار قيمة R 1 و R 2 بقيم تتناسب مع قيمة التيار I B المطلوبة,وقيمة التيار المار في R 2 يجب ان تكون 10 أضعاف قيمة  I B المطلوبة,وقبل إختيار قيمة المقاومات يجب أن نحصل على قيمة VB المطلوبة.

نستخدم مكثف C 1 لمنع التيار المستمر القادم من V CC من المرور إلى الموجة الجيبية لأنه لو مر سوف يؤثر على قيمة الBias ونحصل على قيمة خاطئة وأيضا لن يمر إلى المقاومةR 2 وبالتالي فإن المكثف يمنع مرور التيار المستمر ويسمح بمرور التيار المتردد وفي بعض الأحيان الموجة الجيبية يكون بها تيار مستمر مع التيار المتردد يعمل المكثف على منع مرور التيار المستمر من الموجة الجيبية ويسمح بمرور التيار المتردد, ويمر التيار المستمر عبر المقاومتين R 1 و R 2 من المصدر V CC ونحصل على قيمة ال Bias الصحيحة وأيضا يمر التيار المتردد للموجة الجيبية عبر المكثف ثم إلى القاعدة ونحصل بذلك على جهد الدخل.

كيف يتم حساب قيمة المكثف C 1؟

يتم إختيار قيمة المكثف C 1 طبقا للمعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>&gt;</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>1000</mn><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">&#x3C0;</mi><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">f</mi></mrow></mfrac></math>

حيث أن f هي أقل تردد يمكن أن يدخل للمكبر,ومن المعروف أن الصوت تردده من 20 هيرتز إلى 20 كيلو هيرتز.

لماذا يتم وضع مقاومة R E موصلة بالمشع Emitter للترانزستور؟

من المعروف أن قيمة البيتا تكون مكتوبة في الداتاشيت ولكن في الحقيقة هذه القيمة ليست ثابتة بل متغيرة وهذا التغيير يؤدي إلى سخونة الترانزستور وبالتالي يؤدي إلى تغيير في مقدار التكبير ,وأيضا لو تغيرت قيمة V CC ولو بشكل بسيط سواء يالزيادة او النقصان سوف يؤثر ذلك على التيار المار ويالتالي يؤثر على إشارة الخرج سواء كان صوت او غير ذلك,ولذلك تكمن هنا اهمية المقاومة R E حيث أنه عندما يسخن الترانزستور ويمرر تيار I C أكبر من المعتاد فإن هذا التيار سيمر أيضا في المقاومة R E والجهد حولها هذه المقاومة سوف يرتفع ونتيجة لذلك الجهد عند القاعدة سوف يزداد أيضا وعندما يزيد الجهد سوف يقلل من مرور تيار I B وبالتالي وف يقل تيار I C أيضا ونتيجة لذلك سوف يعود الترانزستور إلى حالته الأصلية.

كيف نختار قيمة R E؟

نختارها بحيث يكون الجهد عليها حوالي 10 % من قيمة V CC.

ملاحظة

عيب مقاومة R E أنها تقلل من مقدار تكبير الإشارة المترددة الداخلة للمكبر.

مقدار التكبير لا يعتمد على البيتا الخاصة بالترانزستور ولكن يعتمد على العلاقة بين R L و R E .

وضع المكثف C 2

عندما يتم تكبير الصوت أو الإشارة المترددة داخل المكبر ويكون I C جزء منه سوف يكون الخرج V outويمكن ان يتم توصيله بسماعة والجزء الباقي من التيار المكبر فإنه سوف يمر عبر المكثف C 2 إلى الأرضي ويتجنب مرور التيار عبر المقاومة R E والتى تقلل من التكبير.

كيف يتم حساب قيمة المكثف C 2؟

يمكن حسابها من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mrow><mn>2</mn><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><mo>&gt;</mo><mfrac><mn>10</mn><mrow><mn>2</mn><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">&#x3C0;</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">f</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><msub><mi mathvariant="normal">R</mi><mi mathvariant="normal">E</mi></msub></mrow></mfrac></math>

لابد ان تكون قيمة المقاومة للمكثف C 2 أقل بكثير من مقاومة R E أقل من عشر مرات على الأقل من قيمة مقاومة R E .

طرق مفضلة لإختيار قيمة مقاومة الحمل R L

بالنسبة لمقاومة الحمل يتم إختيارها بمقدار بحيث يكون تيار I C المار بها يساوي 20% من قدرة الترانزستور حتى لا يسخن الترانزستور,فمثلا لو الترانزستور يتحمل 1 أمبير تكون قيمة R L حوالى 0.2 ملي أمبير .

وضع المكثف C 3

يعمل هذا المكثف على إزالة الضوضاء من الصوت والناتجة عن مصادر عدة مثل المايك أو المحيط المتحدث مثل صوت الهواء أو الخشخشة,وتكون قيمة هذا المكثف قليلة جدا بالبيك والنانو فاراد,ويمكن حسابه من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>&lt;</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">&#x3C0;</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">f</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><msub><mi mathvariant="normal">R</mi><mi mathvariant="normal">L</mi></msub></mrow></mfrac></math>

وتكون قيمة f هي أكبر تردد يمكن أن يخرج من المكبر .

وضع المكثف C4

يمنع المكثف C 4 مرور أي تيار مستمر من مخرج المكبر وبالتالي يرسل فقط الإشارة المكبرة إلى الخرج أو السماعة,وحتى لا يقلل نسبة إصدار الصوت (شدة السماعة).

كيف يتم حساب قيمة C 4؟

يمكن حسابه من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mrow><mn>4</mn><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><mo>&gt;</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2000</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">&#x3C0;</mi><mo>&#xA0;</mo><mo>&#xB7;</mo><mi mathvariant="normal">f</mi></mrow></mfrac></math>


تصميم دائرة مكبر صوتي عمليا

الترانزستور كمكبر للصوت
تصميم دائرة مكبر صوتي عمليا

لدينا ترانزستور نوعه نوعه 2N2222 والبيتا له تساوي 200 ومصدر جهد V CC تساوي 12 فولت ,وقيمة مقاومة R L تساوي 100 أوم ,وقيمة R E تساوي 10 أوم,ومكثف موصل بالمجمع قيمته 470 ميكرو فاراد موصل بسماعة,ومكثف موصل بالمشع قيمته 1000 ميكرو فاراد,ومكثف موصل بموجة الدخل موجة الصوت مقداره 100 ميكرو فاراد,ودائرة ال Bias بها مقاومتين موصلتين بمصدر الجهد V CC وقيمة R 2 تساوي 470 أوم والمقاومةR 1 مقاومة متغيرة .المطلوب تكبير موجة الصوت الداخلة تكبيرا لا يوجد به تشوهات.

حتي يتم التكبير بشكل صحيح لابد أن تكون قيمة V CE تساوي نصف قيمة V CC وهو الجهد حول الترانزستور.

V CE = V CC /2 =12 /2 = 6V

حساب قيمة التيار I C

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>=</mo><mo>&#xA0;</mo><mfrac><mrow><mn>12</mn><mo>-</mo><mn>6</mn></mrow><mrow><mn>100</mn><mo>+</mo><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>55</mn><mi>m</mi><mi>A</mi></math>

وحتي يمر 55 ملي امبير قيمة I C لابد من مرور I B بيقمة معينة ولذلك نحصل على قيمة I B من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mi>&#x3B2;</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>55</mn><mi>m</mi><mi>A</mi></mrow><mn>200</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>27</mn><mi>m</mi><mi>A</mi></math>

ويمكن الحصول على VB

V= 0.7 +(10*55mA )= 1.25V

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>R</mi><mrow><mn>2</mn><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mo>.</mo><mn>25</mn></mrow><mrow><mn>10</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>463</mn><mi>&#x3A9;</mi></math>

وسنجد أن قيمة المقاومة R 2 التى تم اختيارها قريبة جدا من القيمة التي من المفترض ان تكون.

ولقد قمنا بوضع مقاومة متغيرة R 1 حتى نحصل علي قيمة VB تساوي 1.25V من ال 12 فولت القادمة من V CC ,و تقريبا قيمة المقاومة R 1 تساوي 3.9 كيلو أوم .

ملاحظة

تم وضع المقاومة R 1مقاومة متغيرة حتى لو حدث خطأ في قيم المقاومات التي تم إختيارها اثناء تصميم الدائرة يمكن تغيير قيمة المقاومة المتغيرة حتى نصل إلى القيم الصحيحة للوصول إلى ال Bias والتكبير السليم.

دورة الالكترونيات العملية:تصميم دائرة مكبر صوتي



للذهاب إلى فهرس دروس دورة الالكترونيات العملية للمهندس وليد عيسي من هنا
google-playkhamsatmostaqltradent