#34 مقاومة الباعث: كسب أقل ودخل أسهل للقيادة

تجد أدناه جميع الأسطر المكتوبة في الدفتر مع النص الكامل للشرح الصوتي.

1. 1. نبدأ بالمقايضة بين الكسب ومقاومة الدخل

   

   المقايضة: تأرجح خرج وتيار دخل أقل؛ ينعكس الخرجان

   نموذج رمزي؛ ضبط I_CQ منفصل، لا تحفظه إضافة R_E وحدها

   مقياس مشترك لكل مجموعة أدوات؛ نشتق ثم نعيد التجربة

   نص الشرح الصوتي

   لماذا نجعل المضخم عمدا ينتج خرجا أصغر؟ نراقب مرحلتين بباعث مشترك، مضبوطتي الانحياز بشكل منفصل، تستقبلان إشارة الدخل الصغيرة نفسها. باعث المرحلة اليسرى أرضي للإشارة، وفي اليمنى مقاومة خارجية بلا مكثف تجاوز. ينعكس خرج المجمع في المرحلتين. لكن المرحلة اليمنى تنتج تأرجح خرج أصغر وتسحب تيار دخل أقل. هذا سؤالنا: ماذا نكسب عندما نقبل كسب جهد أقل؟ هذه أدوات تعرض نموذج إشارة محسوبا، وليست شحنات تتحرك داخل ترانزستور. تيار انحياز المجمع واحد في المرحلتين بعد ضبط كل منهما على حدة؛ فإضافة مقاومة وحدها لا تحفظ نقطة التشغيل. لأدوات الدخل مقياس مشترك، وللخرجين مقياس مشترك آخر، ولتياري القاعدة مقياس ثالث. سنشتق المقايضة ثم نعيد التجربة في النهاية.

2. 2. نبدأ بالمقايضة بين الكسب ومقاومة الدخل

   

   دخل القاعدة وخرج المجمع؛ R_E خارجية بلا مكثف تجاوز

   شبكة الانحياز محذوفة؛ نفترض نقطة تشغيل فعالة مستقلة

   نص الشرح الصوتي

   نقرأ مسار الإشارة الفعلي. يصل الدخل إلى القاعدة عبر مكثف الربط الأول. وتتصل مقاومة المجمع بالتغذية، ويأخذ المكثف الثاني الخرج من المجمع. أما الباعث فيصل الآن إلى الأرضي عبر مقاومة خارجية. لا يوجد في هذا الدرس مكثف تجاوز على طرفيها. ولا تظهر شبكة انحياز القاعدة في الرسم الأصلي. وكما في السابق نفترض إنشاء نقطة تشغيل صالحة في المنطقة الفعالة الأمامية؛ مخطط الإشارة وحده ليس مضخما كاملا قابلا للبناء.

3. 3. لم يعد الباعث أرضيا بالنسبة إلى الإشارة

   

   النطاق المتوسط: مكثفات الربط قصر إشارة والتغذية أرضي إشارة

   هنا r_o → ∞؛ لا ننقل قيمتها المحدودة من الدرس السابق

   عقدة الباعث تتحرك عبر R_E غير المتجاوزة

   نص الشرح الصوتي

   نستخدم مجددا نموذج الإشارة الصغيرة في النطاق المتوسط. نقرب مكثفي الربط بقصر بالنسبة إلى الإشارة، ونهمل سعات الترانزستور، وتصبح التغذية الثابتة أرضيا للإشارة لأن تغيرها الصغير يساوي صفرا. في هذا المصدر تحديدا حذفت مقاومة خرج الترانزستور، ولذلك نفترض آر أو لا نهائية بشكل صريح. لا ننقل قيمة آر أو المحدودة من المثال العددي السابق إلى هذه الدائرة المبسطة. وتبقى مقاومة الباعث الخارجية، لذا تستطيع عقدتها العليا التحرك مع الإشارة.

4. 4. لم يعد الباعث أرضيا بالنسبة إلى الإشارة

   

   يستجيب الترانزستور لفارق القاعدة والباعث لا لارتفاع القاعدة وحده

   ⁦v_π=v_in−v_e⁩؛ تغذية راجعة سالبة محلية

   ⁦v_in=v_e+v_π⁩ في اللحظة نفسها؛ لا تأخير بين الخطوات

   الخرج معكوس؛ تقل التغذية الراجعة تغير الوصلة

   نص الشرح الصوتي

   نتخيل الباعث أرضية تستطيع الارتفاع تحت القاعدة. يستجيب الترانزستور للفارق بينهما، لا لارتفاع القاعدة وحده. تزيد إشارة القاعدة الموجبة تيار الباعث والجهد على مقاومته. نطرح جهد الباعث من دخل القاعدة لنحصل على جهد الوصلة المتحكم فيها. هذه تغذية راجعة سالبة محلية، وتسمى تأثير مقاومة الباعث. في اللقطة المقربة يساوي الدخل مجموع جهد الباعث وجهد الوصلة في كل لحظة. نشرح العلاقات بالترتيب، ولا ندعي أن الدائرة تنتظر بين الخطوات؛ فكل القيم المعروضة تحل النموذج اللحظي نفسه. ولا يزال الخرج مأخوذا من المجمع ومعكوسا. تقلل التغذية الراجعة تغير الوصلة ولا تمحو الدخل.

5. 5. نتتبع التيارين عبر مقاومة الباعث

   تحمل R_E المجموع ⁦i_e=i_b+i_c⁩ لا تيار القاعدة وحده

   $\displaystyle i_{c}=\beta i_{b}; i_{e}=\left(\beta +1\right)i_{b}$

   نص الشرح الصوتي

   نحدد الآن التيارات في نموذج هايبرد باي. يمر تيار القاعدة عبر آر باي من القاعدة إلى الباعث. ويضيف المصدر المتحكم فيه تيار المجمع إلى عقدة الباعث. لذلك تحمل مقاومة الباعث الخارجية مجموعهما، وليس تيار القاعدة وحده. داخل هذا النموذج يساوي تيار المجمع بيتا مضروبة في تيار القاعدة، فيكون تيار الباعث بيتا زائد واحد مضروبة في تيار القاعدة. ويهم الاحتفاظ بالواحد للتمييز بين علاقة دقيقة في النموذج المختار وتقريب بيتا الكبيرة.

6. 6. نتتبع التيارين عبر مقاومة الباعث

   $\displaystyle v_{\mathrm{in}}=i_{b} r_{\pi }+\left(\beta +1\right)i_{b} R_{E}$

   ⁦R_in=r_π+(β+1)R_E⁩؛ قبل توازي شبكة الانحياز

   نص الشرح الصوتي

   نسير من القاعدة إلى الأرضي. يساوي جهد الدخل هبوط الجهد على آر باي مضافا إليه الهبوط على مقاومة الباعث الخارجية. الهبوط الأول هو تيار القاعدة مضروبا في آر باي. والثاني هو بيتا زائد واحد مضروبة في تيار القاعدة وفي مقاومة الباعث. نخرج تيار القاعدة عاملا مشتركا، ثم نقسم جهد الدخل عليه. مقاومة الدخل هي آر باي زائد بيتا زائد واحد مضروبة في مقاومة الباعث. وهذه مقاومة النظر إلى قاعدة الترانزستور في النموذج المعلن، قبل إضافة شبكة انحياز قاعدة فعلية على التوازي.

7. 7. نحافظ على الإشارة السالبة والافتراضات

   ⁦v_o=−i_c R_C⁩؛ زيادة التيار تخفض جهد المجمع

   ⁦A_v=−βR_C/(r_π+(β+1)R_E)⁩؛ دون تقريب بيتا الكبيرة

   نص الشرح الصوتي

   عند المجمع يعطينا توازن التيار جهد خرج يساوي سالب تيار المجمع مضروبا في مقاومة المجمع. للإشارة السالبة السبب نفسه في مرحلة الباعث المؤرض: زيادة تيار المجمع تزيد هبوط الجهد على المقاومة، فينخفض جهد المجمع. نستبدل تيار المجمع ببيتا مضروبة في تيار القاعدة، ونقسم على جهد الدخل الذي اشتققناه. كسب الجهد هو سالب بيتا مضروبة في مقاومة المجمع، مقسوما على آر باي زائد بيتا زائد واحد مضروبة في مقاومة الباعث. لم نستخدم تقريب بيتا الكبيرة في هذه الخطوة.

8. 8. نحافظ على الإشارة السالبة والافتراضات

   $\displaystyle A_{v}=-\frac{g_{m} R_{C}}{1+g_{m} R_{E}\left(1+\frac{1}{\beta }\right)}$

   بيتا كبيرة:

   $\displaystyle A_{v}\approx -\frac{R_{C}}{\frac{1}{g_{m}}+R_{E}}$

   السالب محذوف من مربع الأصل؛ الجبر والفيزياء يفرضان الانعكاس

   نص الشرح الصوتي

   توجد صيغة أخرى مفيدة. بما أن آر باي تساوي بيتا مقسومة على جي إم، نقسم المقام على بيتا. يصبح الكسب سالب جي إم مضروبة في مقاومة المجمع، مقسوما على واحد زائد جي إم مضروبة في مقاومة الباعث وفي واحد زائد مقلوب بيتا. يوضح المقام الإضافي الانخفاض الناتج عن التغذية الراجعة. فقط عندما تكون بيتا كبيرة يمكن إهمال مقلوبها، فنكتب تقريبا سالب مقاومة المجمع مقسومة على مقلوب جي إم زائد مقاومة الباعث. حذفت إشارة سالبة من الصيغة الأخيرة المؤطرة في الأصل، لكن الجبر السابق والسلوك الفيزيائي يفرضان انعكاس الإشارة.

9. 9. نحافظ على الإشارة السالبة والافتراضات

   بيتا كبيرة وg_m R_E≫1 معا:

   $\displaystyle A_{v}\approx -\frac{R_{C}}{R_{E}}$

   R_E خارجية؛ ⁦r_e=V_T/I_EQ⁩ داخلية

   ⁦g_m=α/r_e⁩؛ استبدال ألفا بالواحد تقريب

   نص الشرح الصوتي

   إذا كانت جي إم مضروبة في مقاومة الباعث أكبر بكثير من الواحد أيضا، تقترب صيغة بيتا الكبيرة من سالب مقاومة المجمع مقسومة على مقاومة الباعث. عندها يعتمد الكسب أساسا على نسبة مقاومتين، ولكن ضمن الشرطين المذكورين فقط. ونميز كذلك بين كميتين متشابهتي الاسم. آر إي الكبيرة هي المقاومة الخارجية. أما آر إي الصغيرة فهي مقاومة الباعث الداخلية المعرفة بالجهد الحراري مقسوما على تيار انحياز الباعث. العلاقة الدقيقة هي جي إم تساوي ألفا مقسومة على آر إي الصغيرة. واستبدالها بمقلوب آر إي الصغيرة تقريب آخر لبيتا الكبيرة.

10. 10. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    مثال مضاف:

    $\displaystyle I_{\mathrm{CQ}}=1 \left[\mathrm{mA}\right];\; \beta =100;\; V_{T}=26 \left[\mathrm{mV}\right];\; R_{C}=2 k\Omega ;\; R_{E}=200 \Omega$

    $\displaystyle 1 \left[\mathrm{mA}\right]=0.001 A; 26 \left[\mathrm{mV}\right]=0.026 V; g_{m}=\frac{I_{\mathrm{CQ}}}{V_{T}}$

    ⁦g_m=0.038462 S≈38.462 mS⁩؛ نحفظ الدقة

    هامش الجهد يحتاج فحصا مستقلا؛ التغذية غير معطاة

    نص الشرح الصوتي

    لا يعطي المصدر أرقاما، لذلك نستخدم قيما تعليمية إضافية. نختار تيار انحياز مجمع واحد ملي أمبير، وبيتا مئة، وجهدا حراريا ستة وعشرين ملي فولت، ومقاومة مجمع اثنين كيلو أوم، ومقاومة باعث خارجية مئتي أوم. نحول الوحدات أولا: واحد ملي أمبير يساوي صفر فاصلة صفر صفر واحد أمبير، وستة وعشرون ملي فولت تساوي صفر فاصلة صفر اثنين ستة فولت. الناقلية المتبادلة هي تيار انحياز المجمع مقسوما على الجهد الحراري. بقسمة صفر فاصلة صفر صفر واحد على صفر فاصلة صفر اثنين ستة نحصل على صفر فاصلة صفر ثلاثة ثمانية أربعة ستة اثنين سيمنز، أي ثمانية وثلاثين فاصلة أربعة ستة اثنين ملي سيمنز. والسيمنز أمبير لكل فولت. نحتفظ بالقيمة غير المقربة للخطوة التالية. نفترض ضبط الانحياز في المنطقة الفعالة الأمامية؛ لكن جهد التغذية غير معطى، ولذلك يبقى فحص هامش الجهد الفعلي خطوة تصميم مستقلة.

11. 11. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    $\displaystyle r_{\pi }=\frac{\beta }{g_{m}}=100\times \frac{0.026}{0.001}$

    $\displaystyle 100\times 0.026=2.6$

    $\displaystyle r_{\pi }=2600 \Omega =2.6 k\Omega$

    مقاومة الوصلة لا كامل الدخل؛ الانحياز المتماثل يعطي المعاملات نفسها

    نص الشرح الصوتي

    نجد الآن آر باي، أي المقاومة التفاضلية بين القاعدة والباعث. نقسم بيتا على الناقلية المتبادلة. وباستخدام قيمة الناقلية الدقيقة من الخطوة السابقة تصبح العملية مئة مضروبة في صفر فاصلة صفر اثنين ستة، مقسومة على صفر فاصلة صفر صفر واحد. نضرب أولا مئة في صفر فاصلة صفر اثنين ستة، فنحصل على اثنين فاصلة ستة. ثم نقسم على صفر فاصلة صفر صفر واحد، فتكون النتيجة ألفين وستمئة أوم. والقسمة على ألف تحولها إلى اثنين فاصلة ستة كيلو أوم. هذه مقاومة الوصلة وليست بعد مقاومة الدخل الكاملة عند القاعدة. ولأن دائرتي المقارنة لهما تيار انحياز مجمع وبيتا متماثلان بعد الضبط المنفصل، تتساوى فيهما آر باي والناقلية المتبادلة.

12. 12. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    $\displaystyle R_{\mathrm{in}}=r_{\pi }+\left(\beta +1\right)R_{E}$

    $\displaystyle \left(100+1\right)\times 200 \Omega =20200 \Omega$

    $\displaystyle R_{\mathrm{in}}=2600+20200=22800 \Omega =22.8 k\Omega$

    الباعث المؤرض ⁦2.6 kΩ⁩؛ مقاومة دخل أكبر تعني تيار قاعدة أقل

    نص الشرح الصوتي

    نبني الآن المقاومة التي نراها عند القاعدة. نعرف أن آر باي تساوي ألفين وستمئة أوم. مساهمة الباعث هي بيتا زائد واحد مضروبة في المقاومة الخارجية. مئة زائد واحد تساوي مئة وواحدا. نضرب مئة وواحدا في مئتي أوم فنحصل على عشرين ألفا ومئتي أوم. نضيف مقاومة الوصلة: ألفان وستمئة زائد عشرون ألفا ومئتان تساوي اثنين وعشرين ألفا وثمانمئة أوم، أي اثنين وعشرين فاصلة ثمانية كيلو أوم. من دون المقاومة الخارجية يصبح الحد الإضافي صفرا، وتبقى مقاومة الدخل اثنين فاصلة ستة كيلو أوم فقط. تعني مقاومة الدخل الأكبر تيار قاعدة أقل عند جهد القاعدة المطبق نفسه؛ ولا تعني أن تيار الباعث يساوي تيار القاعدة.

13. 13. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    $\displaystyle -\beta R_{C}=-100\times 2000 \Omega =-200000 \Omega$

    $\displaystyle A_{v}=-\frac{200000}{22800}\approx -\frac{8.772 V}{V}$

    الباعث المؤرض:

    $\displaystyle A_{v}\approx -\frac{76.923 V}{V}$

    الكسبان سالبان؛ السعة تقل والانعكاس باق

    نص الشرح الصوتي

    نستخدم مقاومة الدخل نفسها لإيجاد كسب الجهد. البسط هو سالب بيتا مضروبة في مقاومة المجمع. سالب مئة مضروبة في ألفين تساوي سالب مئتي ألف أوم. نقسم على اثنين وعشرين ألفا وثمانمئة أوم، فيكون الكسب تقريبا سالب ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين فولت لكل فولت. تختصر وحدة الأوم؛ فالكسب نسبة جهدين. وفي مرحلة المقارنة ذات الباعث المؤرض نحتفظ بالبسط نفسه، لكن نقسم على ألفين وستمئة. نحصل على نحو سالب ستة وسبعين فاصلة تسعة اثنين ثلاثة فولت لكل فولت. الإشارتان سالبتان، أي إن الدائرتين ما زالتا تعكسان الإشارة. تقلل المقاومة سعة الخرج ولا تغير عدد مرات الانعكاس.

14. 14. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    

    $\displaystyle v_{\mathrm{in}}=1 \left[\mathrm{mV}\right]=0.001 V; i_{b}=\frac{v_{\mathrm{in}}}{R_{\mathrm{in}}}$

    i_b≈4.386×10⁽−8) A=43.86 nA

    ⁦v_π=i_b r_π≈0.114 [mV]⁩؛ جزء من الدخل فقط

    نص الشرح الصوتي

    أين يذهب دخل القاعدة البالغ واحد ملي فولت في مرحلة التغذية الراجعة؟ نحسب تيار القاعدة أولا. واحد ملي فولت يساوي صفر فاصلة صفر صفر واحد فولت. نقسم على اثنين وعشرين ألفا وثمانمئة أوم، فنحصل على نحو أربعة فاصلة ثلاثة ثمانية ستة مضروبة في عشرة أس سالب ثمانية أمبير. أي ثلاثة وأربعين فاصلة ثمانية ستة نانو أمبير؛ والنانو جزء من مليار. نحتفظ بالتيار غير المقرب عند ضربه في مقاومة الوصلة البالغة ألفين وستمئة أوم. يصبح جهد الوصلة نحو صفر فاصلة صفر صفر صفر واحد واحد أربعة فولت، أي صفر فاصلة واحد واحد أربعة ملي فولت. لا يصل إلى الوصلة المتحكمة إلا جزء صغير من دخل الواحد ملي فولت. نستطيع الآن حساب الباقي بدلا من تخمينه.

15. 15. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    

    $\displaystyle i_{e}=\left(\beta +1\right)i_{b}\approx 4.430 \left[\mathrm{μA}\right]$

    $\displaystyle v_{e}=i_{e} R_{E}\approx 0.886 \left[\mathrm{mV}\right]$

    $\displaystyle v_{\pi }+v_{e}\approx 0.114+0.886=1 \left[\mathrm{mV}\right]$

    $\displaystyle v_{o}\approx -8.772 \left[\mathrm{mV}\right]$

    تغيرات جهد متزامنة على مقياس واحد

    نص الشرح الصوتي

    يحمل الباعث بيتا زائد واحد مضروبة في تيار القاعدة. نضرب قيمة الثلاثة والأربعين فاصلة ثمانية ستة نانو أمبير غير المقربة في مئة وواحد، فيكون تيار الباعث نحو أربعة فاصلة أربعة ثلاثة صفر ميكرو أمبير. وبضربه في مئتي أوم نحصل على نحو صفر فاصلة صفر صفر صفر ثمانية ثمانية ستة فولت، أي صفر فاصلة ثمانية ثمانية ستة ملي فولت عند الباعث. نجمع تغيري الجهد: صفر فاصلة واحد واحد أربعة زائد صفر فاصلة ثمانية ثمانية ستة تساوي واحد ملي فولت. هكذا تغلق حلقة جهد الدخل. أخيرا نضرب الكسب المعروف، سالب ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين، في دخل الواحد ملي فولت. تغير الخرج سالب ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين ملي فولت. في اللقطة المقربة تتحرك أدوات الدخل والباعث والوصلة معا وعلى مقياس واحد. هذه تغيرات حول نقطة الانحياز وليست جهود العقد الكاملة.

16. 16. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    $\displaystyle \frac{1}{g_{m}}=\frac{0.026}{0.001}=26 \Omega$

    $\displaystyle A_{v}\approx -\frac{2000}{26+200}=-8.850$

    نقارن بالقيمة الدقيقة ⁦−8.772⁩؛ ليس ⁦1/g_m⁩ مساويا تماما لـr_e

    نص الشرح الصوتي

    نختبر تقريب بيتا الكبيرة ولا نفترض أنه مطابق تماما. مقلوب الناقلية المتبادلة هو الجهد الحراري مقسوما على تيار المجمع. صفر فاصلة صفر اثنين ستة مقسوما على صفر فاصلة صفر صفر واحد يعطينا ستة وعشرين أوم. نضيف المئتي أوم الخارجية: ستة وعشرون زائد مئتين تساوي مئتين وستة وعشرين أوم. نقسم سالب ألفين على مئتين وستة وعشرين. الكسب التقريبي سالب ثمانية فاصلة ثمانية خمسة صفر. نقارنه بالقيمة ذات بيتا المحدودة، سالب ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين. القيمتان متقاربتان لكن التقريب ليس تطابقا. كذلك فإن مقلوب الناقلية المتبادلة لا يساوي تماما مقاومة الباعث الداخلية؛ إذ تستخدم تلك المقاومة تيار انحياز الباعث لا تيار المجمع.

17. 17. نقارن مرحلتين عند تيار الانحياز نفسه

    تقريب نسبة المقاومتين:

    $\displaystyle -\frac{2000}{200}=-10$

    ⁦g_m R_E≈7.692⁩؛ حذف الواحد فرق ملحوظ

    بيتا الكبيرة والتغذية الراجعة القوية شرطان مختلفان؛ نحفظ النموذج الكامل للدقة

    نص الشرح الصوتي

    هل يمكن تبسيط الكسب أكثر إلى نسبة مقاومتين؟ نقسم سالب ألفي أوم على مئتي أوم، فتكون النتيجة سالب عشرة. لماذا تبتعد أكثر عن النموذج الكامل؟ هذا التقريب يحذف أيضا الواحد من مقام التغذية الراجعة. بقيمنا تكون الناقلية المتبادلة مضروبة في مقاومة الباعث صفر فاصلة صفر ثلاثة ثمانية أربعة ستة اثنين مضروبة في مئتين، أي نحو سبعة فاصلة ستة تسعة اثنين. هذا أكبر من الواحد، لكنه ليس أكبر منه بفارق هائل. لذلك يسبب حذف الواحد فرقا ملحوظا. تبرر بيتا الكبيرة تقريبا، وتبرر التغذية الراجعة القوية تقريبا آخر. لا نستخدم الثاني لمجرد نجاح الأول. نحتفظ بصيغة بيتا المحدودة الكاملة عندما تهم الدقة.

18. 18. نضم المصدر والحمل وحدود النموذج

    

    عند r_o → ∞ وتصفير الدخل:

    $\displaystyle R_{\mathrm{out}}=R_{C}$

    إعادة r_o المحدودة تغير هذه النتيجة والكسب

    نص الشرح الصوتي

    ما المقاومة التي يراها حمل ينظر إلى الخلف من المجمع؟ نصفر إشارة الدخل ونزيل الحمل الخارجي. مع آر أو اللانهائية لا يوجد في هذا النموذج مسار يعيد تأثير جهد المجمع إلى القاعدة أو الباعث، فيكون تغير تيار المصدر المتحكم فيه صفرا، وتساوي مقاومة الخرج مقاومة المجمع ببساطة. هذه النتيجة خاصة بالنموذج. إعادة آر أو المحدودة تغير مقاومة الخرج والكسب. ولا تجعل مقاومة الباعث مقاومة خرج كل مضخم ترانزستور حقيقي مساوية تماما لمقاومة مجمعه.

19. 19. نضم المصدر والحمل وحدود النموذج

    امتداد مستقل:

    $\displaystyle R_{L}=10 k\Omega ;\; R_{\mathrm{sig}}=1 k\Omega$

    $\displaystyle R_{C} R_{L}=20000000 \Omega ²; R_{C}+R_{L}=12000 \Omega$

    R_C ∥ ⁦R_L≈1666.667 Ω⁩؛ مقاومة الخرج دون حمل تبقى R_C

    نص الشرح الصوتي

    نغير التجربة الآن بشكل صريح: نضيف حمل مجمع عشرة كيلو أوم ومقاومة مصدر واحد كيلو أوم. لم يكونا موجودين في المقارنة الثنائية. نجمع أولا مقاومة المجمع والحمل على التوازي. بالأوم حاصل ضربهما ألفان في عشرة آلاف، أي عشرون مليونا. ومجموعهما ألفان زائد عشرة آلاف، أي اثنا عشر ألفا. نقسم حاصل الضرب على المجموع: عشرون مليونا مقسومة على اثني عشر ألفا تعطينا نحو ألف وستمئة وستة وستين فاصلة ستة ستة سبعة أوم. هذه أقل من كل مقاومة منفردة، كما يجب في التوازي. نستخدم المقاومة المكافئة لحساب الكسب مع الحمل؛ ولا نغير بها تعريف مقاومة الخرج دون حمل.

20. 20. نضم المصدر والحمل وحدود النموذج

    كسب المرحلة المحملة:

    $\displaystyle A_{v}=-\frac{\beta \left(R_{C} ∥ R_{L}\right)}{R_{\mathrm{in}}}$

    $\displaystyle A_{v}\approx -\frac{166666.667}{22800}\approx -\frac{7.310 V}{V}$

    المرجع جهد القاعدة لا جهد المولد

    نص الشرح الصوتي

    نقيس أولا الكسب من دخل القاعدة الفعلي بعد مقاومة المصدر. كسب المرحلة مع الحمل هو سالب بيتا مضروبة في مقاومة المجمع المكافئة على التوازي، مقسوما على مقاومة دخل الترانزستور. بضرب سالب مئة في المقاومة المكافئة غير المقربة نحصل على نحو سالب مئة وستة وستين ألفا وستمئة وستة وستين فاصلة ستة ستة سبعة أوم. نقسم على اثنين وعشرين ألفا وثمانمئة أوم. كسب المرحلة تقريبا سالب سبعة فاصلة ثلاثة واحد صفر. المقدار أصغر من ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين دون الحمل، لأن حمل المجمع يوفر مسارا إضافيا للتيار إلى أرضي الإشارة. لم نحسب مقاومة المصدر بعد في هذه النسبة؛ فمقامها جهد القاعدة لا جهد المولد.

21. 21. نضم المصدر والحمل وحدود النموذج

    

    المقسم: ⁦22800/(22800+1000)⁩

    $\displaystyle \frac{v_{\mathrm{in}}}{v_{\mathrm{sig}}}\approx 0.957983$

    كسب المصدر:

    $\displaystyle A_{\mathrm{vs}}\approx -\frac{7.003 V}{V}$

    المقدار ينخفض؛ نضم شبكة الانحياز ونحدد جهدي نسبة الكسب

    نص الشرح الصوتي

    ندخل أخيرا مقسم جهد المصدر. مقامه اثنان وعشرون ألفا وثمانمئة زائد ألف، أي ثلاثة وعشرون ألفا وثمانمئة أوم. نقسم اثنين وعشرين ألفا وثمانمئة على هذا المجموع. تستقبل القاعدة نحو صفر فاصلة تسعة خمسة سبعة تسعة ثمانية ثلاثة من جهد المصدر. نضرب كسب المرحلة المحملة غير المقرب في هذه النسبة. الكسب المقاس من المصدر تقريبا سالب سبعة فاصلة صفر صفر ثلاثة. يجب أن يكون مقداره أصغر من كسب المرحلة لأن مقسم الجهد السلبي يقلل الدخل فقط. وإذا وجدت شبكة انحياز قاعدة فعلية نضم مقاومتها للإشارة على التوازي عند الدخل ونعيد الحساب. نحدد دائما الجهدين في نسبة الكسب؛ فكسب المصدر وكسب المرحلة ليسا قابلين للاستبدال.

22. 22. نضم المصدر والحمل وحدود النموذج

    المقارنة الأصلية بلا حمل عند دخل ⁦1 [mV]⁩: خرج ⁦−76.923⁩ مقابل ⁦−8.772 [mV]⁩

    الانعكاس باق؛ ⁦v_π≈0.114 [mV]⁩؛ R_in تزيد ⁦2.6 → 22.8 kΩ⁩

    الجواب: دخل أسهل للقيادة وحساسية أقل لـg_m؛ مقايضة مقصودة

    مقاييس المجموعات مختلفة؛ نفحص الانحياز والتأرجح والتردد

    نص الشرح الصوتي

    نعود إلى سؤال البداية ونعيد تجربة المرحلتين الأصليتين، من دون مقاومة المصدر والحمل المضافين. يظهر الفرق مع دخل الواحد ملي فولت نفسه. في مرحلة الباعث المؤرض يبلغ تغير قمة الخرج نحو سالب ستة وسبعين فاصلة تسعة اثنين ثلاثة ملي فولت. ومع المقاومة الخارجية البالغة مئتي أوم يصبح نحو سالب ثمانية فاصلة سبعة سبعة اثنين ملي فولت. ما زالت المرحلتان تعكسان الإشارة. يتبع الباعث الآن معظم الدخل، فلا يبقى على الوصلة المتحكمة إلا نحو صفر فاصلة واحد واحد أربعة ملي فولت. وتتحرك أداة تيار القاعدة أقل أيضا لأن مقاومة الدخل ارتفعت من اثنين فاصلة ستة إلى اثنين وعشرين فاصلة ثمانية كيلو أوم. فلماذا نقبل كسبا أقل؟ لنجعل الدخل أسهل للقيادة، ونجعل الكسب أقل حساسية للناقلية المتبادلة للترانزستور ضمن نموذج التغذية الراجعة المعلن. هذه مقايضة مقصودة وليست عطلا في المضخم. تستخدم الإعادة مقاييس مشتركة داخل كل مجموعة أدوات، لا مقياسا واحدا لكل الكميات. نفحص الانحياز الفعلي وهامش الجهد وحدود التردد قبل تطبيق نموذج الإشارة على دائرة حقيقية.

الفيديو المصدر: أساسيات الإلكترونيات #34 | مقاومة الباعث: لماذا نختار كسبا أقل؟ (19:16)