مبادئ الصوت والمكبرات

التداخل: متى تقوّي الموجتان بعضهما ومتى تلغيان؟

تداخل بناء : التداخل الذي تمنح به كل إشارة للأخرى القوة

• يحدث التداخل البناء في حال تساوي طور الموجة بين الموجتين.

• يحدث التداخل الهدام عندما تساوي الطور ⁦(Phase shift) 180⁩ درجة.

الانكسار: لماذا ينحرف مسار الصوت؟

• السبب: اختلاف سرعة الصوت وطول الموجة في هذين الوسطين.
• مثال: انتقال موجات الصوت من الهواء البارد إلى الهواء الساخن أو العكس.

الحيود: الصوت يلتفّ حول الحواجز

• الحيود يحدث في الصوت، وإحدى نتائجه عدم إنشاء الظلال الحادة.
• سببه التداخل: فعندما يتم تركيب الأمواج، فإنها قد تعزز بعضها أو تلغيها.

الميكروفون: من الموجة الصوتية إلى تيار كهربائي

تستخدم الميكروفونات في العديد من التطبيقات

• من تطبيقاته: الهواتف، وأجهزة السمع، وأنظمة الصوت في المهرجانات والقاعات، والإذاعة، والتلفاز.
• أيضاً: الهندسة الصوتية الحية، والمسجلة، وأجهزة الراديو ثنائية الاتجاه، وفي أجهزة الكمبيوتر.

فئات المكبرات: من ⁦A⁩ إلى ⁦C⁩

مكبرات الصوت فئة ⁦(Class A Amplifier)⁩

• التخصيص: النصفين الموجب والسالب للإشارات يتم تخصيصها للأجزاء المختلفة من الدوائر.
• جهاز المخرج في وضع التشغيل والإيقاف بشكل مستمر.

على أي نصفين من الإشارات تعمل مكبرات الفئة ⁦B⁩؟

لماذا تعد المضخمات الفئة ⁦A⁩ الأفضل في فئتها؟

أين تستخدم المضخمات فئة ⁦AB⁩ عادة؟

لماذا لا تستخدم الفئة ⁦C⁩ كمضخم صوت؟

• من مزايا هذا النظام: لدى الفئة ⁦AB⁩ سلوك خطي ⁦linear behavior⁩، بالإضافة لبساطة تصميمه.
• نسبة التشويه أقل من ٠.١٪.
• جودة صوت هذا المضخم عالية جداً.
• سيئاته: يعمل تبديد الطاقة لهذا المضخم على توليد الحرارة، ويتطلب تبريداً حرارياً كبيراً.

• لا يستخدم كمضخم صوت، وإنما لتكبير إشارات ذات الترددات العالية وأمواج الراديو.

• يعد مضخم الفئة ⁦C⁩ منحاز بشدة.
• هو تذبذب موجة جيبية عالية التردد.

المكبر فئة ⁦D⁩: ترانزستورات تعمل مفاتيح

مضخم الصنف ⁦D⁩ مضخم تحويل غير خطي

• يمثل الإشارة التناظرية بإشارة ثنائية، وهو نوع من أشكال تضمين الإشارة التناظرية.
• الترانزستورات فيه مفاتيح إلكترونية، وليس أجهزة كسب خطي كما في المضخمات الأخرى.

ماذا تعمل الترانزستورات في مضخم الصنف ⁦D⁩؟

رموز الهوائيات والعناصر الصوتية

يبين الشكل الرموز المختلفة للهوائيات

• الرمز العام للهوائي.
• هوائي الدايبول المفتوح: المستخدم في الاستقبال التلفازي.
• هوائي الدايبول المطوي: للاستقبال التلفازي والإذاعي ⁦FM⁩ في مجال الترددات العالية جداً.
• هوائي عمود الفرايت: في أجهزة الاستقبال الإذاعي التي تعمل على ⁦(AM)⁩.
• الهوائي الحلقي (الإطاري)، والمايكروفون ⁦(Microphone)⁩، والسماعة ⁦(Loudspeaker)⁩.

الترانزستور مكبّراً: ثلاث تشكيلات

من أهم تطبيقات الترانزستور عمله كمكبر

• شرط عمله كمكبر: وصلة القاعدة - الباعث ذات انحياز امامي، ووصلة القاعدة - المجمع ذات انحياز عكسي.
• BJT: ⁦(Bipolar Junction Transistor)⁩ له ثلاث تشكيلات، ولكل تشكيلة تطبيقاتها الخاصة.

• فرق الطور بين إشارة الدخل والخرج ١٨٠.

• لا يوجد فرق طور بين اشارة الدخل والخرج.

• لا يوجد فرق طور بين كل من اشارة الدخل والخرج.

ربط المكبرات: مرحلتان أو أكثر

لتحقيق تكبير بمقدار معين نلجأ في كثير من الأحيان إلى وصل مرحلتين أو أكثر

• الربط المباشر (بدون أي وسيلة ربط) غالبا غير ممكن، لعدم توافق ممانعة خرج مرحلة الإخراج مع ممانعة دخل المرحلة التالية.
• العناصر بين المرحلتين لتوفيق الممانعات، وأحياناً لعزل مركبة التيار المستمر.

• الربط بمكثف ومقاومة: يعزل مرحلتي التكبير من ناحية التيار المستمر، لأن المكثف يمنع مرور التيار المستمر.
• الربط بالمحول: يمرر أكبر قدر من الطاقة بسبب توفيق الممانعات، لكنه يحتاج لمحولات ثقيلة وكبيرة نسبيا.
• يستخدم كثيراً في ربط مكبرات التردد البيني، بمحولات ذات قلب من الفرايت عند الترددات العالية.

المكبرات السمعية: مرحلة بعد مرحلة

يعمل هذا المكبر كمكبر إشارة صغيرة

• المكبر الأولي ⁦(Pre-Amplifier)⁩: يضخم الإشارة الصغيرة من المايكروفون أو الكاشف في جهاز الاستقبال الإذاعي.
• يتصل عادة بمقاومة متغيرة للتحكم بشدة الإشارة (شدة الصوت).

• مكبر دفع - جذب ⁦(Push Pull Amplifier)⁩: يستخدم ترانزستورين متماثلين، أحدهما ⁦(NPN)⁩ والآخر ⁦(PNP)⁩.
• يعملان معاً كمضخم قدرة في المرحلة النهائية قبل السماعة.

• الدارة المتكاملة ⁦(Integrated Circuit)⁩: دمج العديد من العناصر ضمن قطعة واحدة.
• مثال: مكبرا سمعيا يستخدم الدارة المتكاملة ⁦(LM386)⁩ ومجموعة من العناصر الملحقة، تغذى الدارة بمصدر جهد مستمر 6 فولت.

المخططات: صندوقي، وظيفي، تفصيلي، توصيلات

لتسهيل فهم الدارات والأنظمة الكهربائية تستخدم مخططات توضح طريقة عملها

• المخطط الصندوقي ⁨(Block Diagram)⁩.
• المخطط الوظيفي ⁨(Functional Diagram)⁩.
• المخطط التفصيلي ⁨(Schematic Diagram)⁩.
• مخطط التوصيلات ⁨(Connection Diagram)⁩.

• المربع: يمثل الوحدة المتكاملة او النظام الفرعي المتكامل.
• السهم: يحدد تتابع الوحدات واعتمادها على بعضها البعض.
• السهم باتجاهين: الوحدات في نفس المستوى او علاقتها متبادلة.

• الوحدة الوظيفية: وحدة متكاملة تقوم بوظيفة معينة في النظام.
• الاسهم: مخرج وحدة ما هو مدخل لوحدة اخرى.
• اشارات المخارج: توضح شكل مخرج كل وحدة بناءً على وظيفتها.

• العنصر: يمثل برمزه الالكتروني موضحا عليه اطراف توصيله واسماء هذه الاطراف.
• خطوط التوصيل: توضح اتصال الاطراف ببعضها البعض.

• يوضح ألوان هذه التوصيلات ووظيفة كل سلك فيها.
• النظام: يوضح النظام المتكامل المراد ايصال التمديدات السلكية له.
• نقاط التوصيل: اسماء النقاط او الوان الاسلاك، وجهود تلك النقاط ووظيفتها.

رموز المخططات الصندوقية: أعد رسمها

• مكبرات العمليات:
• المفاضل ⁦Differentiator⁩
• الكامل ⁦Integrator⁩
• مكبر جامع ⁦Adder⁩
• مكبر طارح ⁦Subtractor⁩
• مذبذب متعدد الاهتزاز ⁦Astable Multivibrator⁩
• الرمز العام للمكبر ⁦Amplifiers⁩
• المكبر التفاضلي ⁦Operational Amplifier⁩
• حسب التردد:
• مكبر اشارة التردد السمعي ⁦AF⁩
• مكبر اشارة التردد الراديوي ⁦RF⁩
• مكبر اشارة التردد البيني ⁦IF⁩

• المرشحات:
• الرمز العام للمرشح ⁦(Filter)⁩
• مرشح تمرير منخفض ⁦(Low Pass Filter)⁩
• مرشح تمرير عالي ⁦(High Pass Filter)⁩
• مرشح تمرير النطاق ⁦(Band Pass Filter)⁩
• مرشح منع النطاق ⁦(Band Stop Filter)⁩

• التيار والنبضات:
• رمز التيار المستمر ⁦(Direct Current DC)⁩
• رمز التيار المتغير ⁦(Alternating Current AC)⁩
• مولد نبضة مربعة موجبة ⁦(Square Wave Positive Pulse)⁩
• نبضة تذبذب ⁦(Oscillating Pulse)⁩
• نبضة مثلثة ⁦(Triangular Pulse)⁩
• طرق التعديل:
• التعديل النبضي الموضعي ⁦(Pulse Position Modulation PPM)⁩
• التعديل النبضي الترددي ⁦(Pulse Frequency Modulation PFM)⁩
• التعديل النبضي السعوي ⁦(Pulse Amplitude Modulation PAM)⁩
• تعديل دوام النبضة ⁦(Pulse Duration Modulation PDM)⁩
• التعديل النبضي المرمز ⁦(Pulse Code Modulation PCM)⁩

• المذبذبات:
• الرمز العام للمذبذب ⁦(Oscillator - General)⁩
• مذبذب محكوم بالجهد ⁦(Voltage Controlled Oscillator)⁩
• مذبذب كريستالي ⁦(Crystal Oscillator)⁩
• المحولات والتقويم:
• محول تيار مستمر / تيار متغير ⁦(DC / AC Converter)⁩
• محول تيار متغير / تيار مستمر ⁦(AC / DC Converter)⁩
• مقوم ⁦(Rectifier)⁩
• مضخم ⁦(Amplifier)⁩

• الاتصالات والتعديل:
• مستقبل ، جهاز استقبال (⁦Receiver⁩ , ⁦Receiving Unit⁩)
• محول تردد ⁦(frequency Converter)⁩
• محول نبضي ⁦(Pulse Converter)⁩
• معادل ⁦(Equalizer)⁩
• عنصر تأخير ⁦(Delay Element)⁩
• مخمد ⁦(Attenuator)⁩
• محدد ⁦(Limiter)⁩
• المميز ⁦(Discriminator)⁩

التغذية والمستقبل الإذاعي: أعد رسم المخطط

• للحفظ: دارة التقويم لنصف موجة وموجة كاملة وأشكال الإشارات.

التحديد والتحويل: ⁦A/D⁩ و⁦D/A⁩