مكتبة فرحات الهندسية

باختصار... فإن التليفون المحمول " الهاتف الجوال " عبارة عن دمج لاختراعين من أهم اخترافات القرن الماضي ، وهما التليفون الأرضي والراديو . من المدهش أن تعرف أن جهال الجوال هو جهاز يشبه في عمله جهاز الراديو ، ولكن راديو بدرجة عالية من الدقة والتعقيد .اختره التلنون العادي بواسطة العالم الكسندر جراهام بل Alexander Graham Bell في 1876 ، والاتصالت اللاسلكية تطورت نتيجة لاختراع وتطور أجهزة الراديو اذلي اخترع بواسطة العالم نيكولاي تسلا Nikolai Tesla في 1894 ، ومن الجدير بالذكر أنه من الطبيعي أن تتحد زتتدمج فكرة الهاتف والراديو معاً . قبل اختراع التليفونات المحمولة كأن الأشخاص الذين يحتاجون إلى الاتصال اللاسلكي بأجهزة متنقلة نتيجة لطبيعة عملهم يستخدمون تليفونات الراديو Radio Telephones ،و في هذه الأنظمة من التليفونات لم يكن يوجد سوي محطة إرسال واحدة مركزية فى المدينة ( أنتينا واحدة ) و 25 قناة اتصال فقط متاحة للاستخدام مما توجب أن تحتوي تلك الأجهزة علي جهاز إرسال قوي ليغطي مسافة 70 : 100 كيلو متر ، وهذا يعني أن عدد محدود من الأشخاص ( 25 تحديدا) يمكنهم استخدام تليفونات الراديو

PZU7A9X2VNK8

الديودات رباعية الطبقات والدياكات الديودات رباعية الطبقات والدياكات هي عناصر لها طرفان (رجلان) ولا تحتاج إلي إشارة بوابة , وبدلاً من ذلك فإن هذه العناصر تنتقل إلي حالة (on) عندما يصل الجهد بين طرفيها إلي قيمة خاصة تسمي جهد الانهيار (breakdown valtage) أو (breakover voltage) . والديود رباعي الطبقات يشبه الثايرستور SCR ولكن بدون بوابة وهو مصمم فقط للعمل مع الجهود والتيارات المتناوبة . الشكل : رموز الديود رباعي الطبقات والدياك . تستخدم الديودات رباعية الطبقات والدياكات من أجل قدح الثايرستورات و الترياكات فمثلا عند استخدامك لدياك من أجل قدح ترياك كما في الشكل فإنك تتجنب القدح غير الموثوق الذي قد ينتج عن عدم الاستقرار الذي تسببه تغيرات درجة الحرارة لعناصر دارة القدح . وعندما يتجاوز الجهد علي طرفي الدياك بقليل قيمة جهد الانهيار , فإن الدياك يعطي نبضة تيار إلي بوابة الترياك فيطلق إلي حالة (on) . الشكل : دارة قياس مواصفات الدياك ودارة تحكم صفحي كامل الموجة تستخدم الدارة اليمينية من الشكل لقياس مواصفات الدياك وتضبط المقاومة المتغيرة (100kΩ) بحيث يقدح الدياك مرة في كل نصف دور . م

أنواع الترياكات تتوفر لتيارات منخفضة ومتوسطة والترياكات منخفضة التيار تكون عادة ذات قدرة علي تمرير تيار لا يتجاوز (1A) وتتحمل جهدا يبلغ عدة مئات الفولت . أما الترياكات متوسطة التيارات فتتحمل تيارات حتي 40A وجهودا حتي عدة ألاف الفولت . ومن الجدير بالذكر هنا أن الترياكات لا تستطيع التحكم بفتح وإغلاق دارات ذات تيارات عالية وعالية جدا كما هي الحال في الثايرستورات . الشكل : أشكال بعض الترياكات المعطيات الفنية نتعرف فيما يلي علي بعض المعطيات الفنية التي يستخدمها المنتجون لوصف ترياكاتهم . I TRMS,max : القيمة الفعالة (RMS) لتيار حالة on , وهي القيمة العظمي المسموحة للتيار الذي يمر بين MT1 و MT2 . IG T,min : جهد تيار مستمر (dc) لقدح البوابة , الجهد المستمر الأصغري اللازم لنقل الترياك إلي حالة (on) . V GT,min : جهد مستمر (dc) لقدح البوابة , الجهد المستمر الأصغري اللازم لقدح البوابة بحيث يمر عبرها التيار الأصغري اللازم لنقل الترياك إلي حالة (on) . I H : تيار المسلك (dc) وهو التيار المستمر الأصغري الذي يمر بين MT1 و MT2 كي يبقي الترياك في حالة (on) . P GM : تبديد الاستطاعة

تطبيقات أساسية مفتاح بسيط تعطي هنا دارة بسيطة تبين كيفية استخدام الترياك لتمرير أو قطع تيار عن حمل في دارة . عندما يكون المفتاح الميكانيكي مفصولا لا يطبق علي بوابة الترياك أي جهد ولا يمر بها تيار ولا يحصل قدح للترياك فيبقي مقطوعا ولا يمر التيار عبر الحمل . عند وصل المفتاح الميكانيكي يمر تيار صغير عبر R G ويقدح الترياك إلي حالة النقل (conduction) , وذلك بفرض أن جهد القدح وتياره يحققان متطلبات القدح اللازمة للترياك , فيمر تيار عبر الحمل . عند فتح المفتاح الميكانيكي ثانية ينتقل الترياك إلي حالة قطع ويمنع التيار من المرور عبر الحمل . الشكل : دراة مفتاح بسيط دارة تحكم بالاستطاعة يستخدم في ها الشكل ترياك ومقاومة متغيرة مع مكثف لتكوين دارة يتم فيها تمرير تيار الحمل خلال فترات من أنصاف الدور الموجب والسالب (أي لا يمر التيار عبر الحمل خلال كامل نصف الدور الموجب وكذلك الأمر بالنسبة لنصف الدور السالب ) . المقاومة المتغيرة R هي التي تتحكم بلحظة انتقال الترياك إلي حالة on لأن المكثف يشحن عبر هذه المقاومة وعندما يصبح جهد المكثف مساويا لجهد القدح يطلق الترياك إلي حالة (on) ويمرر تيارا عب

الترياكات التراياكات هي عناصر مشابهة للمقومات السيلكونية (الثايرستورات SCRs ) وتعمل كمفاتيح متحكم بها كهربائيا , ولكنها بعكس الثايرستورات مصممة لتمرير في الاتجاهين وهذا يجعلها مناسبة للإستخدام في دارات التيار المتناوب . للترياك ثلاث أرجل (أطراف ) , طرف بوابة وطرفان ناقلان MT1 و MT2 . يكون الترياك في حالة قطع (off) عند عدم تطبيق جهد أو تيار علي البوابة , ولكن وعند تطبيق جهد (تيار) علي البوابة وتجاوزه لحد معين ينتقل الترياك إلي حالة (on) ولقطع الترياك يكفي فصل جهد البوابة . تستخدم الترياكات في دارات التحكم بمحركات التيار المتناوب , وفي دارات التحكم الصفحي وفي دارات وصل وفصل القدرة المتناوبة (ac) وغالبا ما تستخدم الترياكات كبدائل للحواكم الميكانيكية . كيف تعمل الترياكات يبين الشكل بنية الترياك والدارة الثايرستورية المكافئة له , والترياك يشبه ثايرستورين موصولين علي التوازي والتعاكس (reverse-parallel) وتوضح الدارة الثايرستورية المكافئة كيفية عمل الترياك حيث ينتقل الترياك اليساري في الدارة المكافئة التيار من MT1 إلي MT2 عند تطبيق نبضة قدح موجب علي بوابته وطبعا إذا كانت MT1 أكثر إيجاب

المفاتيح السيلكونية المتحكم بها SCS المفتاح السيلكوني المتحكم به هو عنصر مشابه للمقوم السيلكوني SCR ولكنه مصمم بحيث ينتقل إلي حالة (off) عند تطبيق نبضة جهد أو تيار موجبة علي طرف إضافي فيه يسمي بوابة المصعد (anode gate) . يمكن أن ينتقل العنصر إلي حالة التمرير بتطبيق نبضة جهد سالب علي نفس الطرف المسمي بوابة المصعد وفيما عدا ذلك فإن عمل وسلوك المفتاح السيلكوني في التطبيقات يشبه تماما عمل المقوم السيلكوني SCR ÷أنظر الفقرة الأخيرة لمزيد من التفاصيل) . يبين الشكل رمز الـــ SCS ومن الجدير بالذكر هنا أن تسميات أرجل هذا العنصر قد لا تظهر كمصعد (anode) ومهبط (cathode) و (gate) بوابة المصعد وقاعدة (base) بدلا من البوابة . الشكل رمز المفتاح السيلكوني SCS تستخدم المفاتيح السيلكونية (SCSs) في العدادات . ودارات قيادة المصابيح lamp drivers , وفي دارات وصل وفصل القدرة , وفي الدارات المنطقية , وكذلك في أية دارة تحتاج مفتاحا ينتقل إلي حالات (on) و (off) بنبضات مختلفة . كيف يعمل المفتاح السيلكوني يبين الشكل بنية مفتاح سيلكوني SCS ودارته الترانزستورية المكافئة , وكما تلاحظ فإن الدارة الترانزستو

أنواع الثايرستورات تصمم بعض الثايرستورات خصيصا من أجل تطبيقات التحكم الصفحي , أما بعضها الأخر فيصمم من أجل تطبيقات الفتح والإغلاق (التقطيع) عالي السرعة . ربما تكون أهم ميزة في الثايرستور هي التيار الذي يتحمله الثايرستور . تتوفر ثايرستورات منخفضة التيار بمعدلات تيار / جهد لا تتجاوز 100/1A فولت . أما الثايرستورات المتوسطة التيار فتتوفر بمعدلات تيار / جهد بحدود 10A/100V . تبلغ المعدلات الأعظمية للتيار والجهد في الثايرستورات عالية التيارات عدة ألاف الأمبير وعدة ألاف الفولت . يصنع غلاف الثايرستورات منخفضة التيارات من البلاستيك أو المعدن , أما الثايرستورات متوسطة وعالية التيارات فإنها تكون مزودة بمبدد حرارة ذاتي (مصنوع مع الثايرستور) , وقد لا يكفي هذا المبدد بمفرده أثناء الاستخدام , وعندها لابد من استخدام مبدد حرارة خارجي إضافي . الشكل : أشكال الثايرستورات البارمترات الأساسية للثايرستور نبين فيما يلي بعض البارامترات التي يستخدمها المنتجون لوصف ثايرستوراتهم : V T : (in state voltage) الجهد علي الثايرستور في حالة (on) وهو هبوط الجهد بين مصعد الثايرستور ومهبطه عندما يكون في حالة

التطبيقات الأساسية للثايرستور مفتاح ماسك أساسي في هذه الدارة (الشكل ) يستخدم الثايرستور لبناء دارة مفتاح ماسك بسيطة . المفتاح S1 هو تماس لحظي ويكون في الوضع الطبيعي في حالة (off) أما S2 فهو عبارة عن مفتاح لحظي وفي الوضع الطبيعي يكون في حالة (on) ويمر تيار عبر الحمل ويستمر مرور التيار عبر الحمل حتي لحظة ضغط المفتاح (S2) وعندها ينتقل التيار إلي حالة (off) . تستخدم المقاومة (RG) لتحديد تيار البوابة , وسوف نتعرف في فقرة لاحقة وبشكل أدق علي مواصفات القدح المطلوب للثايرستورات . الشكل : دراة مفتاح ثايرستوري ماسك بسيط مقوم قابل للضغط يستخدم في هذه الدارة ثايرستور لتقويم إشارة متناوبة جيبية من أجل تغذية حمل .عند تطبيق جهد جيبي البوابة , ينتقل الثايرستور إلي حالة (on) عندما يطبق الجهد الموجب للموجة الجيبية خلال نصف الدور الأول علي كل من المصعد والبوابة وفقط عندما يتجاوز جهد القدح وحالما ينتقل الثايرستور إلي حالة (on) يمر التيار من المصعد إلي المهبط ويمر التيار عبر الحمل . أما خلال نصف الدور السالب للموجة الجيبية فإن الثايرستور يكون كديود مستقطب عكسيا ولا يمرر التيار , أي يكون في حالة

المقومات السيلكونية المتحكم بها يسمي المقوم السيلكوني المتحكم به اختصارا باسم ثايرستور ويرمز له بـــ (SCR) و الثايرستور (SCRs) هي عناصر إلكترونية لها ثلاث أرجل (أطراف) وتستخدم بشكل أساسي كمفاتيح متحكم بها كهربائيا . عند تطبيق جهد قدح موجب محدد علي بوابة الثايرستور (أو عند مرور تيار محدد عبرها ) تشكل قناة ناقلة للتيار بين المصعد (A) والمهبط (C) ويمر تيار باتجاه عبر الـــ SCR من المصعد (A) إلي المهبط (C) , تماما كما هي الحال في الديود . الشكل : رمز الثايرستور هناك ميزة فريدة للثايرستور , إضافة إلي عمله كمفتاح متحكم به , وهذه الميزة تتعلق بحالة النقل في الثايرستور بعد قطع تيار البوابة بعد قدح الثايرستور إلي حالة نقل الثايرستور يبقي في حالة نقل حتي لو تم قطع تيار البوابة , أو فصل جهد التحكم عن طرف البوابة . الطريقة الوحيدة لنقل الثايرستور إلي حالة قطع هي قطع التيار المار بين المصعد والمهبط أو بعكس قطبية الجهود علي المصعد والمهبط . يستخدم الثايرستور في تطبيقات عديدة منها دارات الفتح والإغلاق , دارات التحكم الصفحي , دارات قالبات الجهد المستمر إلي متناوب وفي دارات القص وفي دارات قيا

الثايرستورات مقدمة تحوي عائلة الثايروسترات علي مجموعة من العناصر الإلكترونية والتي لها أرجل تتراوح بين (2) و )4) , وتستخدم هذه العناصر علي الأغلب كمفاتيح إلكترونية . ولا تستخدم نهائيا في التضخيم . في الثايرستور الذي لا ثلاث أرجل يستخدم تيار منخفض عبر إحدي الأرجل والتي تسمي رجل التحكم أو جهد منخفض يطبق علي رجل التحكم من أجل التحكم بتيار عال يمر بين القطبين الآخرين للثايرستور . في الثايروستورات التي لها طرفان فقط لا يوجد طرف للتحكم ويصمم العنصر بحيث ينتقل إلي حالة (on) إذا زاد الجهد المطبق بين طرفيه عن مستوي محدد يسمي جهد الانهيار , أما إذا كان الجهد بين طرفي العنصر أقل من جهد الانهيار فإن العنصر يبقي في حالة (off) . ربما تتساءل متعجبا هنا , لماذا نستخدم الترانزستور بدلا من الثايرستور في تطبيقات الفتح والإغلاق ؟ في بعض التطبيقات يمكن استخدام الترانزستورات كمفاتيح , ولكن بمقارنة الترانزستور بالترياك تلاحظ أن الترانزستورات تحتاج إلي تيارات أو جهود تحكم مضبوطة بدقة كي تعمل كمفاتيح وإذا كان جهد التحكم أو تياره لا يساوي القيمة الدقيقة المناسبة فإن الترانزستور يعمل في منطقة بين القطع (

تطبيقات دارة قيادة حاكمة / مؤقت تقود الدارة في الشكل الحاكمة وتجعلها تغير وضعيات تماساتها بشكل متعاقب ومتكرر . يشحن المكثف (C) عبر المقاومة (R1) من مصدر الجهد (V BB = 10V) وعندما يصبح جهد المكثف مساويا جهد القدح تزداد ناقلية الوصلة (E) إلي (B1) ويمر تيار عبر ملف الحاكمة وتغير الحاكمة وضع التماس إلي الموقع (2) , وعندما يفرغ المكثف ينخفض الجهد علي الباعث (E) إلي مادون مستوي القدح ويقطع الترانزستور (يعود إلي حالة off ) وتعود الحاكمة إلي حالة الراحة ويرجع تماس الحاكمة المتحرك إلي الوضع (1) . تتحكم المقاومة (R1) بمعدل شحن المكثف كما يتحدد مقدار جهد القدح بسعة المكثف (C) . إذا (C) يؤثر علي معدل الشحن . الشكل دارة مؤقتة /قيادة حاكمة مولد جهد تصاعدي بواسطة مضخم في هذه الدارة (الشكل ) يستخدم ترانزستور UJT مع ترانزستور عادي ومكثف ومجموعة من المقاومات لتوليد جهد من منشاري (sawtooth) ومولد سن المنشار هذا يمكن التحكم بربحه مع الإشارة هنا إلي أن ربح المولد يتحدد بدارة الترانزستور ثنائي القطبية , أما التردد فيتعلق بالمكثف (C1) والمقاومة (E3) . يطبق جهد المكثف (C1) علي قاعدة الترانزستور ث

أنواع ترانزستورات UJT دارات التقطيع الأساسية تستخدم ترانزستورات UJT في الهزازات وفي دارات التوقيت وكذلك في دارات كشف المستوي (level detecting circuits) . القيم النموذجية لبعض بارامترات الترانزستور هي : التيار I E : حوالي 50mA . الجهد المسموح بين القواعد V BB : من 35V إلي 55V . تبديد الاستطاعة : 500mW إن ترانزستورات PUT هي ترانزستورات مشابهة لترانزستورات UJT , إلا أن R BB و I V (مستوي تيار الوادي (Valley current levelو Ip (مستوي التيار الأعظمي ) و η (نسبة التعادل الداخلي (intrinsic standoff ratio يمكن أن تبرمج بواسطة مقسم جهد خارجي ويعتبر ذلك مهما جدا من أجل القضاء علي عدم استقرارية الدارة . يختلف رمز ترانزستورات PUT بشكل كبير عن رمز ترانزستورات UJT (أنظر الشكل) . وكذلك فإن أسماء الأطراف مختلفة , حيث تسمي أطراف ترانزستور Put بالأسماء مصعد (anode) ومهبط (cathode) وبوابة (gate). الشكل : أشكال ترانزستورات UJT   ,    شكل ورمز ترانزستور put تستخدم ترانزستورات put لبناء دارات المؤقتات وكذلك لتشكيل دارات التحكم بالصفحة عالية الربح (high-gain phase control circuits) وفي

الترانزستورات وحيدة المتصل الترانزستورات وحيدة المتصل هي عناصر ذات ثلاث أرجل وتستخدم كمفاتيح متحكم بها جهديا (ولا تستخدم كمضخمات ) ومبدأ عمل هذه الترانزستورات بسيط نسبيا , فعندما لا يكون هناك فرق جهد بين الباعث (E) وإحدي القاعدتين (B1) أو (B2) فإن تيارا صغيرا جدا يمر بين (B1) و (B2) . عند تطبيق جهد موجب كاف (جهد قدح trigger voltage) علي الباعث بالنسبة إلي القواعد فإن تيارا كبيرا يمر عبر الباعث ويجمع هذه التيار مع التيار الصغير المار بين (B2) و (B1) وبذلك يصبح تيار (B1) أكبر . وبعكس الترانزستور وحيد المتصل هو السبب الأساسي في تشكيل تيار خرج كبير . الشكل : رمز الترانزستور وحيد المتصل كيف يعمل الترانزستور وحيد المتصل يبين الشكل بنية الترانزستور وحيد المتصل التي تتكون من قطعة من مادة نصف ناقلة نوع (n) مع ما يشبه الفقاعة في الوسط من مادة نصف ناقلة نوع (p) . تشكل إحدي نهايات القطعة (n) القاعدة الأولي (B1) والنهاية الأخري القاعدة الثانية (B2) . أما الفقاعة فتشكل الباعث (E) . وفيما يلي شرح مبسط لمبدأ العمل . في حال تطبيق جهد علي الباعث يمر تيار صغير جدا بين القاعدة (B1) و (B2) , وع

تطبيقات متحكم بالإضاءة يستخدم ترانزستور MOSFET قنال (n) من النوع المعزز في دارة الشكل للتحكم بتدفق التيار غير مصباح (lamp) يتم ضبط جهد البوابة بواسطة مقاومة مقسم الجهد R2 وبذلك يتم تيار المصرف المار عبر المصباح . الشكل : دراة متحكم بالإضاءة بواسطة MOSFET منبع تيار في هذه الدارة (الشكل ) يستخدم مضخم عملياتي (op amp) مع ترانزستور MOSFET لتكوين منبع تيار عالي الدقة (نسبة خطأ أقل من واحد بالمائة 1% ). يمرر الترانزستور تيار الحمل , ويطبق الجهد الهابط علي المقاومة (R S ) علي المدخل العاكس للمضخم العملياتي . يقارن جهد المدخل العاكس للمضخم العملياتي مع جهد دخل (Vin) مطبق علي المدخل غير العاكس . إذ تغير تيار الحمل زيادة أو نقصانا فإن جهد خرج المضخم العملياتي سوف يتغير ويتغير تبعا لذلك جهد بوابة الترانزستور ويتم التحكم بالتيار . تعتبر هذه الدارة أكثر دقة و موثوقية من دارات منابع التيار البسيطة التي تستخدم فيها ثنائية القطبية . قيمة تيارات التسريب في هذه الدارة صغيرة جدا ويتحدد تيار الحمل وفق قانون أوم (ووفق قوانين المضخم العملياتي التي سنناقشها فيما بعد ) . الشكل : دارة منبع تيار

أشياء هامة يجب أن تعرفها عن ترانزستورات MOSFET لترانزستور MOSFET أربع أرجل وتسمي الرجل الرابعة للترانزستور باسم رجل الجسم (طرفية الجسم body terminal ) , وتشكل هذه الرجل متصلا ديوديا ((diode junction مع القنال بين المصرف والمنبع ويجب أن توصل هذه الرجل إما مع المنبع , أو مع أية نقطة في الدارة جهدها أكثر سلبية من المنبع (في العناصر ذات القنال n ) , أو مع نقطة أكثر إيجابية من المنبع في العناصر ذات القنال (p) . إذا فصلت هذه الرجل والتي تسمي أيضا باسم القاعدة (base) عن المنبع ووصلت إلي جهد يختلف عن جهد المنبع فإن ذلك يؤدي إلي إزاحة الجهد (V GS,th ) بقيمة تساوي معادلة وبإتجاه يؤدي إلي نقصان تيار المصرف عند قيمة معطاة لـــ (V GS ) . أحيانا يكون من الضروري إزاحة جهد العتبة من أجل موازنة (معاكسة) تأثير تيارات التسريب وكذلك تأثير السعات و قطبيات الإشارات تستخدم رجل القاعدة في ترانزستورات (MOSFET) لتحديد نقطة عمل الترانزستور بتطبيق إشارة متناوبة متزايدة علي بوابة الترانزستور . الشكل : نماذج ترانزستورات MOSFET وتسميات أرجلها ترانزستورات MOSFET والشحنات الساكنة تعتبر ترانزستورات MOSFET ضعي