ما هي المقاومة السالبة و decoupling capacitors؟

[محمد القادري]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

لدي بعض الاسئلة اتمنى ان تجد اجابة لديكم

1-ما هي المقاومة السالبة وكيف يمكن الحصول عليها وما هي استخداماتها؟

2-ما هي decoupling capacitors وفيما تستخدم؟

3- ما هي parasitic inductance and capacitor وفيما تستخدم؟

بارك الله فيكم وجزكم كل خير

[م.وليد الفرا]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة محمد القادري

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

لدي بعض الاسئلة اتمنى ان تجد اجابة لديكم


2-ما هي decoupling capacitors وفيما تستخدم؟


بارك الله فيكم وجزكم كل خير

بالنسبة لمكثفات ال coupling وال decoupling
اولا بدنا نفهم شو يعني "كبلنغ" وشو يعني "دي كبلينغ"
تعال نشوف التشبيه التالي
التروس: عندما يقترب ترسين معا وتتداخل اسنانهما نقول انه تم تعشيق الترسين معا، يعني تنتقل الحركة بينهما بحيث اذا دار الأول دار الثاني معه، هذا التعشيق اسمه كبلينغ
اذا ابعدنا الترسين عن بعضهما البعض بحيث لو دار احدهما لن يدور الاخر بنكون هيك فكينا التعشيق بينهما اي "دي كبلينغ"
الان نحن نستخدم المكثف في تعشيق اي ربط وتوصيل الاشارات المترددة بين المراحل المختلفة، وفي نفس الوقت نريد في اجزاء اخرى من الدائرة فك التعشيق اي منع الاشارة من الوصول الى هذا المكان المعين.
تأمل دائرة الاسال التالية

نبدأ من اليسار (اللهم اجعلنا من اهل اليمين)
المكثفين C8 و C1 هدول مكثفات تعشيق (كبلينغ) يقومون بتعشيق اي توصيل الاشارة الى المرحلة التي تليها، فالمكثف C8 يمرر الاشارة من المايك الى مرحلة التكبير الاولي للصوت، والمكثف C1 يمرر الاشارة الصوتية المكبرة من مرحة تكبير الصوت الى مرحلة المذبذب التالية.قد يتبادر الى ذهنك لماذا احتاج الى مكثف لتمرير الاشارة؟ لماذا لا امررها الى المرحلة التالية مباشرة دون اي وسيط؟ اقول لك ان المكثف كما تعرف يسمح بمرور التيار المتردد ولا يسمح بمرور التيار المستمر، ونحن عندما نعشِّق المراحل معا لا نريد الا تمرير الاشارة المتردده فقط، لان الجهد او التيار المستمر لو مر من مرحلة الى مرحله سوف "يخرب الدنيا" بمعنى ان مرحلة الترانزيستور الاول من اليسار، انا صممتها وتعبت وانا بصمم فيها بحيث تشتغل عند نقطة انحياز تشغيل معين،، يعني صممتها بحيث يكون تيار المجمع المستر مثلا 5 ميلي امبير والجهد المستمر
بين المجمع والمشع = مثلا 4 فولت،،، لو سمحت بمرور التيارات والجهود المستمرة ان تعبر بين المراحل ستغير لي القيم التي بنيت تصميمي عليها وقد ينتقل الترانزيستور من منطقة الاكتف (التي يعمل فيها كمكبر )
الى منطة التشبع والتي لا يمكن ان يقوم بوظيفته كمكبر فيها،. نفس الحكي بالنسبة للمايك، لو سمحت برجوع التيارات المستمرة اليه من المرحلة التالية ممكن احرقه او اقلل حساسيته لالتقاط الاصوات او حتى ازيدها
بحيث بعد تكبير الاشارة تتشوه. هذا هو الكبيلنج
الان الدي كبلينج هو عكسه تماما، حيث لا نريد ان تصل الاشارة المترددة الى مكان معين في الدارة المبينة اعلاه لو دققت النظر ستلاحظ ان موجب البطارية متصل بجميع المراحل لتغذيتها بجهود وتيارات التشغيل، لكن هنا تكمن مشكلة في ان كون جميع المراحل تتصل بالبطارية فهذا يعني ان اشارات جميع
المراحل قد تمر خلال البطارية وتنتقل الى بعضها البعض، فمثلا ممكن تنتقل اشارة المذبذب عالية التردد لتصل الى مرحلة تكبير الصوت وتدخل اليه فيقوم بتكبيرها واعادتها الى المذبذب وهذا قد يقلب عمل الدائرة رأسا على عقب.
الحل هو خلق مسارات عند البطارية لتحويل سير هذه الاشارات الغير مرغوب فيها وبدلا من ان تمر في البطارية ذات الممانعة القليلة نمررها الى الارضي، ونشتخدم لهذا الغرض ايضا مكثفات لكنها للفصل "دي كبلينغ"
في الشكل اعلاه استخدم مصمم الدارة مكثفين للديكبلينغ هما C2 و C3،،، احدهما كبير القيمة وهو مخصص للترددات المنخفضة (كالترددات الصوتية الناتجة عن المايك او مرحلة التكبير التي تليه) والاخر صغير
القيمة للترددات العالية (كالترددات الراديوية الناتجة عن المذبذب)بس، الله يعطيك ويعطيني العافيه

3- ما هي parasitic inductance and capacitor وفيما تستخدم؟

بالنسبة للـــ parasitic inductance and capacitor وهي باللغة العربية تسمى السعات والحث التائه او الطياري
طبعا الحكي العلمي الاكاديمي حول الموضوع كثير وكبير وانا لن اتطرق اليه كثير وسأركز على الناحية العملية للموضوع
في تصميم الدوائر الالكترونية وتحديدا التي تعمل ضمن الترددات العالية والعالية جدا يكون لقطعة من السلك محاثة وللمكثف محاثة وللملف سعة ولسلكين قريبين من بعضهما البعض سعة،،، يعني اسلاك الدائرة وعناصرها واطراف توصيل العناصر عندما تكون طويلة نوعا كل تلك يكون لها محاثات وسعات تائهة يكون لها قيمة مؤثرة على التردد العام للدائرة.

الترانزيستور وهو الاهم تكون له سعات داخلية بين بلوراته الثلاث وهي ضمن السعات التائهة، مكثف تائهة بين القاعدة والمجمع
وبين القاعدة والمشع
وبين المشع والمجمع
قرأت في بعض الكتب ان عليك ان تضع بحدود من 4-7 بيكوفاراد سعة تائهة تضيفها الى سعة المكثف المستخدم ،،، اوضحلك بمثال احسن
انا مثلا عندما كنت اصمم مذبذب ليعمل مثلا عند تردد 100 ميجاهيرتز، اول شيء اقوم به هو حساب دائرة الرنين (يعني الملف والمكثف الفعليين اللذين سأستخدمهما) فمثلا لنقل ان المكثف طلع معي 10 بيكوفاراد
بعد ذلك ابني الدائرة بالترانزيستور وانفذها وأقيس التردد فـــــ بيطلع معي هذا التردد اقل بشكل ملحوظ عما صممت!!! ما السبب؟؟ السبب هو السعة التائهة الناتجة من الترانزيستور نفسه واسلاك التوصيل.
التفسير:انا صممت دائرتي على مكثف 10 بيكو، مع ان الواقع انه توجد مثلا 5 بيكو سعة تائهة تكون على التوازي مع ال 10 بيكو فيكون لدي 15 بيكوفاراد وليس 10 بيكو
ال 15 بيكو مع نفس الملف تعطيني طبعا تردد اقل مما صممت ان يكون 100ميجا
المحاثات التائهة نظريا لها نفس المفهوم،،، وتتحدث بعض الكتب عنها وهي موجودة وتظهر في الترددات العالية في اي سلك موجود مهما كان طوله قصيرا، لكن بالطبع تقل كلما قصر طول السلك من هنا يُنصح عادة عند بناء الدوائر عالية التردد ان تكون اطراف العناصر قصيرة الى ابعد مدى ممكن، وكذلك ينصحون بتقريب العناصر ولمّ الدائرة وعدم جعلها متبعثرة ومتباعدة العناصر للتقليل من المحاثة والسعة التائهة. عمليا لا يركزون على المحاثة التائهة لانك بامكانك تعويضها بضغط الملف او استطالته الى ان تصل الى ترددك المطلوب فتسكب القليل من الشمع على الملف لتثبته عند تلك القيمة، الاهم هي السعة التائهة والتي يجب اخذها في الاعتبار عند التصميم.
في الترددات من فئة الجيجاهيرتز (الاف الميجا) عمليا لا يمكنك الحصول على ملف او مكثف ليكون دائرة الرنين في تلك الترددات، من هنا يكون الملف والمكثف عبارة عن مجرد اسلاك قصيرة مستقيمة يسموهما الميكروستريب،،، طبعا انا غير مهتم كثير بهذه المنطقة من العلم لانني واي شخص لن نستطيع العمل مع هكذا دوائر لانها تتطلب دقة عالية وتحتاج الى معدات حتى لا اعرفها .

1-ما هي المقاومة السالبة وكيف يمكن الحصول عليها وما هي استخداماتها؟

هذا هو الجزء الاصعب من سؤالك لكنني ساحاول ان اعطيك ما اعرفه

بالنسبة للمقاومة السالبة: طبعا لا يمكنك الذهاب الى محل بيع العناصر الالكترونيه وتحكيلو مثلا هههههههههههههههههههههههههه بدي مقاومة -100 اوم
المقاومة السالبة هي خاصية تظهر في الدوائر الالكترونية لتعويض المقاومة الموجبة او بمعنى ادق حذفها
خود المثال التالي: تعرف ان جميع العناصر الالكترونية غير مثالية، بمعنى ان بها مفاقيد ناتجة عن المقاومة الاومية لطبيعة المواد المستخدمة في التصنيع وكذلك لوجود ظاهرة ال skin effect التي تظهر بوضوح وتزداد ظهورا كلما ارتفعت قيمة التردد المعمول عليه
ماتخافش من عبارة ال skin effect، فهي ظاهرة بسيطة للغاية تعني انه كلما ارتفع التردد كلما سار التيار في الغلاف الخارجي للسلك،،، عارف انك مفهمتش بس تقلقش،،، اول شي يدك هي عبارة عن عظام ومغطاه بالجلد صح؟
الان لو يدك عبارة عن سلك موصل ومررنا به تيار مستمر (التيار المستمر تردده = صفر) سيمر التيار عبر كل المقع العرضي في يدك، يعني سيمر في نخاع العظم وفي العظم وفي الاعصاب وفي الجلد
لو رفعنا التردد قليلا سيمر التيار في العظم والاعصاب والجلد
لو رفعناه اكثر سيمر في الاعصاب والجلد
وكلما ارتفع التردد كلما اصبح التيار يمر فقط في الغلاف الخارجي للجلد،، هذا هو معنى ال skin effect
الان ماذا يعني ذلك؟ يعني ان المواد تُظهر مقاومة اضافية في الترددات العالية غير المقاومة الطبيعية الاومية للمواد (انتبه نحن لم ندخل بعد الى مفهوم المقاومة السالبة هذا فقط تمهيد)
لانك تعرف من قانون حساب المقاومة ان المقاومة تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع السلك،، يعني السلك التخين مقاومته اقل من السلك الرفيع
مع وجود ظاهر ال skin effect يكون حتى السلك التخين هو سلك رفيع لان التيار عمليا لا يسرى الا في طبقته الخارجية.
تمام
الان ننتقل لمفهوم اخر وهو دائرة الرنين: لو عندي دائرة رنين مكونة من ملف ومكثف مثاليين ليس بهما اي نوع من المقاومة، ثم قمنا بشحن المكثف بفرق جهد معين ووصلناه مع الملف في دارة مغلقة فان الطاقة ستنتقل
بينهما بشكل دائم وإلى الابد دون ان يضيع منها اي جزء،،، لكن للاسف كون ان هذا غير واقعي وانه توجد مفاقيد فان الطاقة سيضيع جزء منها في تلك المقاومات في كل مرة تنتقل بين المكثف والملف الى ان تتخامد نحو
الصفر
الان لو مثلا كانت تلك المقاومة التي تجعل دائرة الرنين غير مثالية، كانت قيمتها مثلا 10 اوم، فانني يمكنني التخلص منها باضافة مقاومة سالبة قيمتها 10 اوم ايضا
اذن نحن نحتاج الى اظهار خاصية المقاومة السالبة لتحذف ولو جزء من المقاومة الموجبة لتجعل الدائرة اقرب الى المثالية

مفهوم المقاومة السالبة: المقاومة الموجبة (العادية) تطيع قانون اوم بمعنى انه كلما زاد الجهد زاد التيار والعكس صحيح،،، لكن في المقاومة السالبة كلما زاد الجهد قل التيار والعكس صحيح
عملية الفيدباك (التغذية الراجعة بنوعيها) تمثل احد انواع المقاومة السالبة
ففي المذبذبات نحن نحتاج فيدباك موجب يعوض الاضمحلال في الطاقة داخل دائرة الرنين
وفي الفيدباك السالب في المضخم كلما زاد جهد الخرج انقص تيار الدخل لاعادة التوازن
بعض الديودات متل ال tunnel diodes تظهر خاصية المقاومة السالبة في جزء معين من منطقة التشغيل
انا غير مهتم كثيرا بهذا الموضوع لانه معقد ولا يتم طرحه بشكل سهل ولم اجد اي فائدة عملية من التوسع فيه
قد يكون الاستاذ المهندس ماجد على دراية اوسع مني بموضوع المقاومة السالبة فان شعرت انك بحاجة الى المزيد حول هذه النقطة يمكنك مراسلته شخصيا ولن يقصر الرجل
اما النقاط الاولى فبامكانك مسائلتي شخصيا عنها وانا مستعد ان اتوسع معك فيها
والحمد لله ب العالمين

[فكروعلم]

أخ وليد ربما يقصد بالمقاومة السالبة المقاومة الحرارية ذات المعامل الحراري السالب NTC

[م.وليد الفرا]

انا اعرف ماذا يقصد
لما يتكلم عن مكثفات الربط والديكبلنغ وعن السعات التائهة يكون يقصد المقاومة السالبة التي حاولت ان اقترب اليها
اشكرك اخي على الحرص والمتابعة

[ربيع ربيع]

مقدمه ممتازه جدا للمقاومه السالبه او السلبيه اشكركم جميعا خالص تحياتي

[mourad3d]

الله يرحمك مهندس وليد كم تعلمت منك حينما أقرأ مشاركاتك احس بالحزن والسعادة فى نفس الوقت احزن لافتقدانا استاذ كبير مثله واشعر بالسعادة لأهمية مشاركته وما تحتوى من معلومات والتسلسل والتبسيط فى الشرح جزاك الله خيرا ويجعل الله مثواك الجنة

[F.Abdelaziz]

رحم الله المهندس العالم وليد الفرا رحمة واسعة وأسكنه فسيح جناته

لمزيد من المعلومات حول المقاومة السالبة يرجى الاطلاع على الموضوع التالى



https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_resistance

[ربيع ربيع]

الاخوه جميعا اسعد الله مساكم بالخيرات وبعد
اريد موضوع كامل يتحدث عن المقاومه السالبه وكيفية نشؤئها وماهيتها وحدوثها وما شروطها بالانجليزيه او العربيه ولكم خالص الشكر