#11 تنوعات دوائر التثبيت — خمسة أمثلة محلولة

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

1. 1. طريقة الحل المشتركة

   

   الهيكل المشترك: C متسلسل وD متوازٍ والحمل R

   D ON → يُثبَّت الخرج ويشحن C

   D OFF → يزيح V_C الموجة

   مستوى التثبيت يحدده اتجاه الديود وV_D وV_DC

   $في هذه الأمثلة V_{\mathrm{pp,out}} = 20 V$

   نص الشرح الصوتي

   أهلاً بكم من جديد. في الدرس السابق بنينا دائرة تثبيت واحدة وأضفنا مصدر انحياز واحد. لكن هناك العديد من التكوينات الأخرى. اليوم سنحل خمسة أمثلة تغطي كل توافيق الانحياز التي قد تواجهها. إليكم الفكرة الأساسية. كل دائرة تثبيت لها نفس الهيكل: مكثف على التوالي وديود ومقاومة حمل. عندما يوصل الديود يُثبَّت الخرج عند مستوى ثابت نسميه مستوى التثبيت. عندما يتوقف الديود يساوي الخرج الدخل زائد أو ناقص جهد المكثف. مستوى التثبيت يُحدَّد بشيئين: الجهد الأمامي للديود V d، وجهد الانحياز المستمر V DC. معاً يُكوِّنان أربع توافيق إشارة: زائد أو ناقص V DC، زائد أو ناقص V d. هذا يُعطينا أربعة أمثلة منحازة. بالإضافة إلى مثال أساسي بدون أي انحياز. خمسة أمثلة. خمسة مستويات تثبيت مختلفة. خمسة مواقع خرج مختلفة على المحور الرأسي. نفس القاعدة في كل مرة: القيمة من القمة إلى القمة محفوظة عند 2 V m.

2. 2. المثال 3

   

   من دون انحياز؛ الديود إلى أعلى

   $v_{\mathrm{o,min}} = -V_{\mathrm{D}} = -0.7 V$

   $|V_{\mathrm{C}}| = 10 - 0.7 = 9.3 V$

   $v_{\mathrm{o,max}} = 10 + 9.3 = 19.3 V$

   v_o ∈ [−0.7, +19.3] V

   نص الشرح الصوتي

   المثال الثالث. الحالة الأساسية: ديود سيليكون يتجه إلى الأعلى وبدون مصدر انحياز. الدخل موجة مربعة بقيمة عظمى عشرة فولت، تتأرجح من زائد عشرة إلى سالب عشرة فولت. عندما يكون الدخل سالباً يكون الديود في حالة انحياز أمامي. الخرج يُثبَّت عند سالب V d، أي سالب 0.7 فولت. أثناء توصيل الديود يشحن المكثف. V C تساوي V m ناقص V d، أي عشرة ناقص 0.7 يساوي 9.3 فولت. عندما يتأرجح الدخل إلى زائد عشرة يتوقف الديود. الخرج يساوي الدخل زائد جهد المكثف، عشرة زائد 9.3 يساوي زائد 19.3 فولت. إذاً مدى الخرج من سالب 0.7 إلى زائد 19.3 فولت. القيمة من القمة إلى القمة عشرون فولت، تطابق الدخل تماماً.

3. 3. المثال 4

   

   الديود إلى أسفل؛ تثبيت علوي

   $v_{\mathrm{o,max}} = V_{\mathrm{DC}} + V_{\mathrm{D}} = +3.7 V$

   $|V_{\mathrm{C}}| = 10 - 3.7 = 6.3 V$

   $v_{\mathrm{o,min}} = -10 - 6.3 = -16.3 V$

   v_o ∈ [−16.3, +3.7] V

   نص الشرح الصوتي

   المثال الرابع. نفس الدائرة لكن الديود مقلوب يتجه إلى الأسفل. ونضيف انحياز تيار مستمر ثلاثة فولت على التوالي مع الديود، بحيث يكون الطرف الموجب على جانب الكاثود. الآن يوصل الديود خلال نصف الدورة الموجب عندما يكون الدخل زائد عشرة. مستوى التثبيت يصبح زائد V DC زائد V d، أي ثلاثة زائد 0.7 يساوي زائد 3.7 فولت. المكثف يشحن إلى V m ناقص V DC ناقص V d، أي عشرة ناقص ثلاثة ناقص 0.7 يساوي 6.3 فولت. عندما يتأرجح الدخل إلى سالب عشرة يتوقف الديود. الخرج ينخفض إلى الدخل ناقص جهد المكثف، سالب عشرة ناقص 6.3 يساوي سالب 16.3 فولت. مدى الخرج: من سالب 16.3 إلى زائد 3.7 فولت. القيمة من القمة إلى القمة عشرون، محفوظة.

4. 4. المثال 5

   

   الديود إلى أعلى؛ حد سفلي موجب

   $v_{\mathrm{o,min}} = V_{\mathrm{DC}} - V_{\mathrm{D}} = +2.3 V$

   $|V_{\mathrm{C}}| = 10 + 2.3 = 12.3 V$

   $v_{\mathrm{o,max}} = 10 + 12.3 = +22.3 V$

   v_o ∈ [+2.3, +22.3] V

   نص الشرح الصوتي

   المثال الخامس. الديود يتجه إلى الأعلى كما في المثال الثالث. لكن نضيف الآن انحياز ثلاثة فولت بحيث يكون الطرف الموجب على جانب الأنود، ما يُساعد الديود على التوصيل. الديود يوصل خلال نصف الدورة السالب. مستوى التثبيت يساوي زائد V DC ناقص V d، أي ثلاثة ناقص 0.7 يساوي زائد 2.3 فولت. المكثف يشحن إلى V m زائد V DC ناقص V d، عشرة زائد ثلاثة ناقص 0.7 يساوي 12.3 فولت. خلال نصف الدورة الموجب يتوقف الديود. الخرج يساوي الدخل زائد جهد المكثف، عشرة زائد 12.3 يساوي زائد 22.3 فولت. انظر إلى النتيجة: الخرج يتراوح من زائد 2.3 إلى زائد 22.3 فولت. الموجة بأكملها في المنطقة الموجبة. القيمة من القمة إلى القمة عشرون، ما زالت محفوظة.

5. 5. المثال 6

   

   الديود إلى أسفل؛ حد علوي سالب

   $v_{\mathrm{o,max}} = -V_{\mathrm{DC}} + V_{\mathrm{D}} = -2.3 V$

   $|V_{\mathrm{C}}| = 10 + 2.3 = 12.3 V$

   $v_{\mathrm{o,min}} = -10 - 12.3 = -22.3 V$

   v_o ∈ [−22.3, −2.3] V

   نص الشرح الصوتي

   المثال السادس. نقلب الديود ليتجه إلى الأسفل من جديد. انحياز V DC على جانب الأرضي، يسحب كاثود الديود إلى المنطقة السالبة. الديود يوصل خلال نصف الدورة الموجب. لكن بسبب الانحياز، مستوى التثبيت يساوي سالب V DC زائد V d، أي سالب ثلاثة زائد 0.7 يساوي سالب 2.3 فولت. المكثف يشحن إلى V m زائد V DC ناقص V d، عشرة زائد ثلاثة ناقص 0.7 يساوي 12.3 فولت. خلال نصف الدورة السالب يتوقف الديود. الخرج يساوي سالب عشرة ناقص 12.3، يساوي سالب 22.3 فولت. مدى الخرج: من سالب 22.3 إلى سالب 2.3 فولت. الموجة بأكملها في المنطقة السالبة. صورة معكوسة للمثال الخامس. القيمة من القمة إلى القمة عشرون.

6. 6. المثال 7

   

   الديود إلى أعلى؛ حد سفلي سالب

   $v_{\mathrm{o,min}} = -V_{\mathrm{DC}} - V_{\mathrm{D}} = -3.7 V$

   $|V_{\mathrm{C}}| = 10 - 3.7 = 6.3 V$

   $v_{\mathrm{o,max}} = 10 + 6.3 = +16.3 V$

   v_o ∈ [−3.7, +16.3] V

   نص الشرح الصوتي

   المثال السابع. التنويع الأخير. الديود يتجه إلى الأعلى. انحياز V DC على جانب الأرضي، يعارض التوصيل الطبيعي للديود. الديود يوصل خلال نصف الدورة السالب. مستوى التثبيت يساوي سالب الكمية V DC زائد V d، أي سالب ثلاثة ناقص 0.7 يساوي سالب 3.7 فولت. المكثف يشحن إلى V m ناقص V DC ناقص V d، عشرة ناقص ثلاثة ناقص 0.7 يساوي 6.3 فولت. خلال نصف الدورة الموجب يتوقف الديود. الخرج يساوي زائد عشرة زائد 6.3، يساوي زائد 16.3 فولت. مدى الخرج: من سالب 3.7 إلى زائد 16.3 فولت. القيمة من القمة إلى القمة عشرون فولت. خمسة أمثلة، خمسة مواقع مختلفة على المحور الرأسي.

7. 7. ملخص النتائج الخمس

   

   المثال 3 → [−0.7, +19.3] V

   المثال 4 → [−16.3, +3.7] V

   المثالان 5 و6 → موجب بالكامل وسالب بالكامل

   المثال 7 → [−3.7, +16.3] V

   الطريقة: D ON → التثبيت → |V_C| → D OFF

   التحقق: v_o,max − v_o,min = 20 V

   نص الشرح الصوتي

   لننظر إلى الأمثلة الخمسة جنباً إلى جنب. المثال الثالث من سالب 0.7 إلى زائد 19.3، الأساس بدون انحياز. المثال الرابع من سالب 16.3 إلى زائد 3.7، الانحياز يدفع التثبيت إلى الموجب لكن معظم التأرجح يهبط. المثال الخامس من زائد 2.3 إلى زائد 22.3، خرج موجب بالكامل. المثال السادس من سالب 22.3 إلى سالب 2.3، خرج سالب بالكامل. المثال السابع من سالب 3.7 إلى زائد 16.3، موجب بمعظمه مع انحراف سالب صغير. خمسة مواقع خرج مختلفة تماماً، كلها من نفس الهيكل الأساسي لدائرة التثبيت. الخلاصة: باختيار اتجاه الديود وقطبية مصدر الانحياز، يمكنك وضع الخرج في أي مكان على المحور الرأسي. ومهما وضعته، القيمة من القمة إلى القمة محفوظة دائماً. في الدرس التالي نقدم جهازاً مختلفاً له سلوك تثبيت خاص به: ديود زينر.

الفيديو المصدر: أساسيات الإلكترونيات #11 | تنوعات دوائر التثبيت: خمسة أمثلة محلولة (8:03)