#08 دوائر القص المنحازة على التوازي — الحالات 9–12

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

1. 1. ماذا يغيّر الانحياز؟

   

   القص البسيط المتوازي: D ON → v_o = 0

   نضيف مصدر DC على التوالي مع D

   D ON → v_o = +V أو −V

   D OFF → i_D = 0 → v_o = v_i

   $اتجاها ديود \times اتجاها بطارية = أربع دوائر$

   نص الشرح الصوتي

   أهلاً بكم مجدداً. في الدرس الماضي بنينا دائرتي قص بسيطتين على التوازي. الديود كان على التوازي مع الخرج، وعندما يعمل يسحب الخرج إلى الصفر. لكن مستوى القص كان دائماً صفر فولت تماماً. اليوم نحافظ على نفس تركيبة التوازي، لكن نضيف بطارية تيار مستمر على التوالي مع الديود، داخل فرع التحويلة. هذه البطارية تنقل مستوى القص عن الصفر. عندما يعمل الديود الآن، الخرج لا يذهب إلى الصفر. يُثبّت عند جهد البطارية، موجب V أو سالب V. دائرة القص المنحازة على التوازي تعمل كمحدد جهد. تسمح للإشارة بالمرور حتى تصل إلى عتبة، ثم تثبّت الخرج عند تلك العتبة. لدينا خياران مجدداً. اتجاه الديود: موجب أو سالب. واتجاه البطارية: واحد أو اثنين. اثنان في اثنين يعطي أربع دوائر قص منحازة على التوازي.

2. 2. طريقة إيجاد الانتقال

   

   عند الانتقال: i_D = 0 وv_D = 0

   $i = 0 \to v_{\mathrm{R}} = 0 \to v_{\mathrm{o}} = v_{\mathrm{i}}$

   اتجاه البطارية 1 → المرجع +V

   اتجاه البطارية 2 → المرجع −V

   اتجاه الديود يحدد جانب التوصيل

   نص الشرح الصوتي

   الطريقة هي نفسها كما سبق. في لحظة التبديل، التيار i يساوي صفراً وجهد الديود v D يساوي صفراً. نطبّق قانون كيرشوف للجهد حول فرع التحويلة. مع i يساوي صفراً، لا يوجد هبوط جهد عبر المقاومة R، فيكون v o يساوي v i عند نقطة الانتقال. في فرع التحويلة، مع v D يساوي صفراً، v o يساوي موجب V أو سالب V حسب اتجاه البطارية. هذا يعطي جهد الانتقال. الاتجاه واحد يضع الانتقال عند موجب V. الاتجاه اثنين يضعه عند سالب V. بمجرد معرفة جهد الانتقال، القاعدة بسيطة. على جانب من الانتقال، الديود يعمل، و v o مثبّت عند جهد البطارية. على الجانب الآخر، الديود منطفئ، لا تيار يمرّ عبر فرع التحويلة، و v o يساوي v i.

3. 3. الحالة 9

   

   VAR 9: ديود موجب، بطارية اتجاه 1

   v_i > +V → D ON → v_o = +V

   v_i ≤ +V → D OFF → v_o = v_i

   v_o = min(v_i,+V)

   البطارية تحدد السقف عند +3 V

   نص الشرح الصوتي

   الحالة التاسعة: موجب، على التوازي، منحاز، الاتجاه واحد. الديود في نفس اتجاه القص الموجب البسيط على التوازي. البطارية على التوالي معه في فرع التحويلة، الاتجاه واحد. جهد الانتقال هو موجب V، موجب ثلاثة فولت. عندما يكون v i أعلى من موجب ثلاثة فولت، يعمل الديود. فرع التحويلة يوصّل والخرج يُثبّت عند موجب ثلاثة فولت. القمة الموجبة للجيب، التي كانت ستصل إلى موجب عشرة، تُقص عند موجب ثلاثة. عندما يكون v i أقل من موجب ثلاثة، الديود منطفئ. لا تيار في فرع التحويلة، فيكون v o يساوي v i. الخرج يتبع الدخل في كامل المنطقة السفلية. النتيجة تبدو كموجة الجيب الكاملة، لكن مع قص القمة الموجبة عند موجب ثلاثة فولت. البطارية حددت السقف.

4. 4. الحالة 10

   

   VAR 10: ديود سالب، بطارية اتجاه 2

   v_i < −V → D ON → v_o = −V

   v_i ≥ −V → D OFF → v_o = v_i

   v_o = max(v_i,−V)

   الحالة 10 هي مرآة الحالة 9 حول الصفر

   نص الشرح الصوتي

   الحالة العاشرة: سالب، على التوازي، منحاز، الاتجاه اثنين. الآن الديود في الاتجاه السالب، والبطارية في الاتجاه اثنين. جهد الانتقال ينتقل إلى سالب V، سالب ثلاثة فولت. عندما ينخفض v i تحت سالب ثلاثة فولت، يعمل الديود والخرج يُثبّت عند سالب ثلاثة فولت. القمة السالبة، التي كانت ستصل إلى سالب عشرة، تُقص عند سالب ثلاثة. عندما يكون v i أعلى من سالب ثلاثة، الديود منطفئ، و v o يساوي v i. الخرج هو موجة الجيب الكاملة مع قص القمة السالبة عند سالب ثلاثة فولت. الحالة العاشرة هي مرآة الحالة التاسعة. واحدة تقص الأعلى، والأخرى تقص الأسفل.

5. 5. الحالة 11

   

   VAR 11: ديود موجب، بطارية اتجاه 2

   v_i > −V → D ON → v_o = −V

   v_i ≤ −V → D OFF → v_o = v_i

   v_o = min(v_i,−V)

   مثالي: −3 V | Si: −V+V_D = −2.3 V

   نص الشرح الصوتي

   الحالة الحادية عشرة: موجب، على التوازي، منحاز، الاتجاه اثنين. نفس اتجاه الديود الموجب كالحالة التاسعة، لكن البطارية الآن في الاتجاه اثنين. الاتجاه اثنين ينقل الانتقال إلى سالب V، سالب ثلاثة فولت. واتجاه الديود هو الذي يحدد أي جانب من الانتقال يوصّل. عندما يكون v i أعلى من سالب ثلاثة، يعمل الديود ويثبّت الخرج عند سالب ثلاثة فولت. وعندما يكون v i أقل من سالب ثلاثة، ينطفئ الديود ويصبح v o مساوياً لـ v i. إذن هذه دائرة تحديد علوي عند مستوى سالب. يبقى معظم الشكل الموجي ثابتاً عند سالب ثلاثة فولت، ولا يمر إلا الجزء من القاع السالب الواقع تحت سالب ثلاثة. ومع ديود سيليكون يصبح الانتقال سالب V زائد V D، أي سالب اثنين فاصلة ثلاثة فولت عندما تساوي V ثلاثة فولت.

6. 6. الحالة 12

   

   VAR 12: ديود سالب، بطارية اتجاه 1

   v_i < +V → D ON → v_o = +V

   v_i ≥ +V → D OFF → v_o = v_i

   v_o = max(v_i,+V)

   مثالي: +3 V | Si: +V−V_D = +2.3 V

   نص الشرح الصوتي

   الحالة الثانية عشرة: سالب، على التوازي، منحاز، الاتجاه واحد. اتجاه ديود سالب، بطارية اتجاه واحد. جهد الانتقال هو موجب V، موجب ثلاثة فولت. وهنا يجعل اتجاه الديود المعكوس التوصيل تحت جهد الانتقال. عندما يكون v i أقل من موجب ثلاثة، يعمل الديود ويثبّت الخرج عند موجب ثلاثة فولت. وعندما يرتفع v i فوق موجب ثلاثة، ينطفئ الديود ويصبح v o مساوياً لـ v i. إذن هذه دائرة تحديد سفلي عند مستوى موجب. يبقى معظم الشكل الموجي ثابتاً عند موجب ثلاثة فولت، ولا يمر إلا جزء القمة الموجبة الواقع فوق موجب ثلاثة. ومع ديود سيليكون يصبح الانتقال موجب V ناقص V D، أي موجب اثنين فاصلة ثلاثة فولت لبطارية مقدارها ثلاثة فولت.

7. 7. ملخص الدوائر الأربع

   

   البطارية تحدد المرجع؛ واتجاه D يحدد الحد العلوي/السفلي

   VAR 9 → علوي +V | min(v_i,+V)

   VAR 10 → سفلي −V | max(v_i,−V)

   VAR 11 → علوي −V | min(v_i,−V)

   VAR 12 → سفلي +V | max(v_i,+V)

   على التوازي: D ON يثبت عند V؛ وD OFF يتبع v_i

   عتبات Si: +3.7، −3.7، −2.3، +2.3 V

   نص الشرح الصوتي

   لنجمع الأربعة معاً. كل دائرة قص منحازة على التوازي تحتوي على مقاومة على التوالي، وديود واحد مع بطارية تيار مستمر في فرع التحويلة. البطارية تحدد المستوى المرجعي. الاتجاه واحد يضعه عند موجب V، والاتجاه اثنين يضعه عند سالب V. أما اتجاه الديود فيحدد هل نقيّد القيم الأعلى من المرجع أم الأدنى منه. عندما يعمل الديود، الخرج يُثبّت عند ذلك المستوى، كمحدد جهد. عندما ينطفئ الديود، الخرج يتبع الدخل. الحالة التاسعة محدد علوي عند موجب V. الحالة العاشرة محدد سفلي عند سالب V. الحالة الحادية عشرة محدد علوي عند سالب V. والحالة الثانية عشرة محدد سفلي عند موجب V. قارن هذا مع القص المنحاز على التوالي من الدرس السادس. في نسخة التوالي، الخرج ينزاح بمقدار V عندما يعمل الديود، ويهبط إلى صفر عندما ينطفئ. في نسخة التوازي، الخرج يُثبّت عند V عندما يعمل، ويتبع الدخل عندما ينطفئ. ملاحظة عملية. ديود سيليكون حقيقي ينقل مستوى القص بحوالي صفر فاصلة سبعة فولت. ومع بطارية مقدارها ثلاثة فولت تكون عتبات السيليكون الأربع موجب ثلاثة فاصلة سبعة، وسالب ثلاثة فاصلة سبعة، وسالب اثنين فاصلة ثلاثة، وموجب اثنين فاصلة ثلاثة فولت. في الدرس القادم ننظر إلى دائرة القص ذات المصدرين، التي تستخدم فرعي ديود لقص الموجة عند مستويين في آن واحد. نراكم هناك.