تحليل دائرة ارسال FM بالحسابات

[mourad3d]

تحليل دائرة ارسال FM بالحسابات

سوف أقوم فى هذا الموضوع بتحليل دائرة ارسال Fm لازاله الغموض عن هذه الدوائر وهذه الدائرة الذى سوف نقوم بتحليلها

مقدمة

لابد ان اتعلم ان هناك حالات لعمل الترانزستور
حالة تشغيل الترانزستور من حيث منطقة التشغيل
هناك ثلاث حالات لتشغيل الترانزستور
1- الترانزستور فى حالة القطع
2- الترانزستور فى منطقة التكبير او المنطقة الفعاله
3- الترانزستور فى منطقة التشبع
الترانزستور فى حالة قطع حينما يكون الجهد على القاعده اقل من 0.7 فولت
الترانزستور فى منطقة تشبع حينما يكون الجهد على القاعدة 0.7 فولت وتيار المجمع يساوى تيار الحمل
الترانزستور فى منطقة التكبير وهنا يكون الجهد على القاعدة 0.7 وتيار القاعدة مربوط مع تيار المجمع بالعلاقه الشهيرة بيتا اذن تيار المجمع يساوى تيار القاعدة مضروب فى تيار القاعده



حالة تشغيل الترانزستور من حيث العمل
هناك ثلاث حالات يعمل الترانزستور من حيث وظيفته فى الدائرة
1- الترانزستور كمفتاج ( قطع - توصيل )
2- الترزستور كمكبر يعمل على تكبير التيار او الجهد
3- الترانزستور مذبذب


حالات تشغيل الترانزستور من حيث طريقه التوصيل بالحمل
1- التوصيل كقاعدة مشتركة
2- التوصيل كمجمع مشترك
3- التوصيل كمشع مشترك
وهنا يختلف التوصيل حسب دخل الاشارة وخرج الاشارة مثلا اذن تم دخل الاشارة من القاعدة واستهاقبال من المجمع اذن فطريقه التوصيل المشع المشترك وهذه هى اشهر طريقة توصيل


السؤال هل الترانزستور وحده يكفى للعمل فى هذه الحالات دون عناصر اخرى ؟
بالتاكيد لا لان عند عمل الترنزستور كمكبر فان درجة حرارة الترانزستور تؤثر على عمله وتجعله غير مستقر وتحرك قيمه بيتا الى الاقل وبالتالى فان التكبير يتاثر ولا يعمل بشكل منتظم ولذلك كان التفكير فى طريقة تجعل الترانزستور مستقرا فى العمل دون التغير فى بيتا ولا تيار المجمع ولا تيار القاعدة لذلك هناك هئيات لتوصيل الترانزستور منها لها عيوب ومنها لها مميزات ولكن هذا ليس مجالنا الان وسوف نتعرف على هذه الهئيات فى التوصيل

[mourad3d]

هئيات عمل الترانزستور كمكبر

Current Biasing a Transistor



Feedback Biasing a Transistor



Dual Feedback Transistor Biasing




Transistor Biasing with Emitter Feedback




وهذه هى اشهر هئيات التوصيل للترانزستور

Voltage Divider Transistor Biasing

[mourad3d]

أشهر انواع المذبذبات
1- مذبذب هارتلي
2- مذبذب كولبيس
3- مذبذب بيرس
وهناك الكثير والمزيد من المذبذبات


والجدير بالذكر فى حالتنا هذه ان الترانزستور كمذبذب له انواع واشهرها مذبذب هارتلى وهو الاشهر يتابع ..........


طبعا الدائرة الموجوده بالموضوع من النوع هارتلى


ما رأيكم فى هذه الدائرة اجدها منتشره كثيرا فى المواقع والمنتديات كانت صدمتى حينما اصدمت بهذه الدائرة فى بدايتى وكانت تفشل فى عملها وهذا لانها تحتاج نوع خاص من المايك ( مايك كريستاله ) حيث تكون مقاومته عاليه جدا

الحقيقه لا افضل هذه الدائرة لان هذه الدائرة تحتوى على مايك مباشرا على قاعدة الترانزستور ممكن قد يسبب فى عدم تشغيل الدائرة اذا كان مقاومة المايك صغيره لانه يسبب شورت على الدائرة ولذلك لابد ان تكون مقاومة المايك عاليه جدا حتى لا تؤثر على عمل الدائرة ولا تؤثر على المذبذب وايضا لا يوجد عزل بين مرحلة اشارة الصوت والمذبذب مما يؤثر على عمل الترانزستور وانحراف التردد

[mourad3d]

دراسه وتحليل دائرة ارسال الاف ام

في هذه الدائرة لدينا اتنين ترانزستور ترانزستور المذبذب وهو يعمل كمكبر للاشارة في هيئة باعث مشترك وفي نفس الوقت كمذبذب في هيئة قاعدة مشتركة.

والترانزستور الثانى الخاص بالمايك يعمل على هئيه Feedback Biasing a Transistor كما ذكرنا فى البدايه وايضا كمشع مشترك

اذن لدينا مرحلتين فى هذه الدائرة مرحلة المذبذب ومرحلة مكبر الصوت سوف نعكف على دراسه كل مرحلة على حدى

وقبل الدخول فى الموضوع بشكل اعمق لابد من الاشارة الى نقطه هامة جدا سوف تستمر معنا من البدايه الى النهايه وهى منطقة التكبير للترانزستور وهى المنطقة التى يكون فيها العلاقة بين تيار القاعدة مضروب فى بيتا يساوى تيار المجمع لكن السؤال ما هى افضل نقطة تتارجح عليها الاشارة بحيث تكون الاشارة غير مشوه وتنقل بامانه كامله


رسم توضيحى يوضح منطقة التكبير وافضل نقطه يعمل عليها الترانزستور

افضل نقطة يعمل فيها الترانزستور كمكبر حينما يكون جهد المجمع المشع يساوى نصف جهد المصدر وتمسى هذه النقطة نقطة التشغيل Q

حيث تتمثل هذه النقطة فى منتصف خط الحمل وعند تارجح الاشارة تضمن ان الجزء السالب من الاشارة والجزء الموجب من الاشارة ينتقل بسلام دون تشويه للاشارة

هدفنا فى كل مراحل عمل الترانزستور الوصول الى هذه النقطة وجعل الترانزستور يقف على هذه النقطة وان يعمل الترانزستور بشكل مستقر حتى نضمن عدم تشويه الاشارة والوصول بالاشارة كما هى ومكبر وفى احسن صورتها

وبالطبع الحفاظ على بيتا للترانزستور حتى لا تؤثر على تيار المجمع او القاعد وتحرك نقطة التشغيل ويحدث تشويه للاشارة ............ يتابع

[mourad3d]

نطاقات تردد الرديو والتليفزيون

لعمل اى دائرة ارسال لاسلكى لا بد من تحديد تردد الدائرة وتقع تحت اى نطاق وهذه نطاقات الارسال والاستقبال بشكل عام

ترددات الراديو

- الموجة الفوق قصيرة ( FM ) أو التعديل الترددي (ت ت) من 87,5 ميجا هرتز- 104 ميجا هرتز

- الموجة القصيرة SW من 5,95 ميجا هرتز- 21,75 ميجا هرتز .

- الموجة المتوسطة MW من 510 كلو هرتز - 1605 كيلو هرتز .

- الموجة الطويلة من 150 كيلو هرتز - 285 كيلو هرتز .

ترددات التلفزيون

- التردد العالي جداًً ( VHF ) من 47 ميجا هرتز - 230 ميجا هرتز .

- التردد فوق العالي ( UHF ) من 470 ميجا هرتز - 862 ميجا هرتز .

أما ترددات التضمين المطالي (AM) فيتراوح نطاقها من 535KHz – 1700KHz و AM


المطلوب تصميم دائرة اف ام تعمل على التردد 88 ميجا الى 104 ميجا ونفرض مثلا انها تعمل على التردد 100 ميجا


يعتبر الملف والمكثف هم المسئولين على التردد وتحديد تردد الدائرة والقلب النابض للمذبذب ومن خلالهم يتم تحديد تردد الدائرة

وهذه هى العلاقة التى يتم الاعتماد عليها لحساب تردد الدائرة او المكثف او الملف اى من المجاهيل الثلاثه وافتراض الباقى فمثلا الدائرة التى لدينا التردد المطلوب 100 ميجا هرتز ونفرض ان المكثف المتاج لدينا هو 23 بيكو فراد والمطلوب تحديد قيمه الملف

هذا الموقع اله حاسبه لحساب الملف بمعلوميه التردد والمكثف
أضعط هنا

فى الحقيقه اختيار قيمه الملف تعتمد على حاجات كثير واهمها مقاومة الدخل ومقاومة الخرج للحصول على افضل تكبير وتذبذب بين مرحلة دخل الترانزستور وخرج الترانزستور وفى الغالب يفترض اختيار قيمه الملف اولا وتحديد قيمه المكثف ثانيا والموقع يحتوى على اله حاسبه اخرى تقوم بفعل ذلك

[mourad3d]

حسابات التيار المستمر لمرحلة المذبذب

يعتبر الملف بالنسبه للتيار المستمر مقاومة والمكثف بالنسبه للتيار المستمر كانه مش موجود والمطلوب حساب قيمه مقاومة الملف

بما ان الملف قيمته 100 نانو هنرى والتردد المطلوب العمل عليه 100 ميجا هرتز اذن سهل حساب معاوقة الملف او مقاومة الملف


قانون معاوقة الملف

بالتعويض وتطبيق القانون حيث f التردد بالهرتز وL بالهنرى نجد ان لدينا ملف تقريبا مقاومته 70 أوم

اعادة رسم الدائرة بقيمه مقاومة الملف والاستمرار فى حسابات التيار المستمر

[mourad3d]

اعادة رسم دائرة المذبذب وتوضيح جهود الدائرة

تعمل دائرات الاف ام على تيار عالى نسبيا مقارنا بدائرات مكبرات الصوت الابتدائيه اختار المصمم فى هذا الدائرة ان يعمل على تيار 10 ملى امبير تقريبا


بما ان مقاومة المشع 70 اوم وتيار المجمع 10 ملى امبير اذن من قانون اوم فرق الجهد يساوى التيار فى المقاومة

اذن جهد المجمع يساوى تيار المجمع فى المقاومه

V= IR

Vc=Ic*RC

VC= 10 * 70

VC= 0.7 v

كما اتفقنا سابقا ان جهد المجمع المشع لابد ان يكون نصف جهد البطاريه
لكن ماذا عن الاشارة المتغيره بالتاكيد راح تؤثر على جهد المجمع المشع وممكن يخرج الترانزستور من منطقة التشغيل

لذلك يفضل ان يكون جهد المجمع المشع اقل من نصف جهد البطاريه

اختار المصمم العمل على جهد 3 فولت بين المجمع والمشع بدلا من 4.5 فولت وايضا يمكن العمل على الجهد 3.5 فولت


من قانون كيرشوف VCC=VC+VCE+VE

اذن جهد المشع = 9 - 0.7 +3 = 5 فولت

حساب مقاومة المشع حسابها من قانون اوم وسوف اطرقها لك


كل هذا مهدد اذا لم نحدد تيار القاعدة وتحديد بيتا ومن الدتا شيت للترانزستور بيتا تساوى 150

وفى بعض الاحيان يستخدم مصمم الدائرة بيتا باقل من ذلك حتى لا يقوم بالتحميل على الترانزستور مثلا 130

فى الحقيقه الرؤيه واضحه الان

من بيتا يمكن ايجاد تيار القاعدة تباع للعلاقة تيار المجمع يساوى بيتا فى تيار القاعدة

IC = * IB

اذن تيار القاعدة يساوى 0.07 ملى فولت

[mourad3d]

تحديد مقاومة القاعدة = جهد المصدر -( جهد المشع +جهد القاعهدة المشع) / تيار القاعدة

RB= VCC - ( VE+VBE) / IB

RB= 9 - (0.7 +5 ) / 0.07

RB = 47 K


مقاومة القاعدة 47 كيلو وهى قيمه جدوليه اويمكن الاعتماد على ايجاد تيار القاعدة عند تيار المجمع من هذا المنحنى وسوف تختلف النتائج قليلا

ومن الرسم تيار القاعدة عند تيار مجمع 10 ملى وعند نصف الجهد تقريبا 0.05 ملى او 50 ميكرو



والمكثف يتم تحديد مقاومة الدخل تساوى مقاومة القاعدة بالتوازى مع مقاومة المشع ومنها ايجاد المكثف بقانون معاوقة المكثفات


المكثف الموجود بين الباعث والمجمع جرت العادة ان يكون بين 2-10 بيكو وهو لعمل التغذية الراجعة وتكون الاشارة الراجعة لها نفس زاوية الطور للاشارة الاصلية وهذا احد اهم شروط عمل المذبذب ليستمر في التذبذب بشكل مستقر ومستمر
التغذية الراجعة التي لها نفس زاوية طور الاشارة الاصلية نسميها تغذية راجعة موجبة positive feedback وهي بخلاف تلك السالبة التي تستخدم مع مكبرات الاشارة

اهميه مكثف الفيد باك عند انتقال الاشارة بين المكثف والملف يحدث فقد فى الاشارة مما يجعل المذبذب تضمحيل اشارته ويحتاج تغذيه راجعيه لتعودي الفاقد والاستمرار فى الاهتزاز


الى هنا اكون انتهيت من شرح دائرة المذبذب ارجوا من الله عز وجل ان اكون ازلت الغموض عن هذه الدوائر وما قمت بتحليله نتيجة قراءات عشرات المواضيع للوصول الى هذا التحليل