التحيز

الموسوعة الحرة
تمثيل بياني لخصائص التيار والجهد للترانزستور؛ يتم اختيار الانحياز بحيث تسمح نقطة التشغيل بأقصى سعة للإشارة دون تشويه.

في الإلكترونيات ، يُعرف الانحياز بأنه ضبط ظروف التشغيل للتيار المستمر ( التيار والجهد) لمكون إلكتروني يعالج إشارات متغيرة مع الزمن . تتطلب العديد من الأجهزة الإلكترونية، مثل الثنائيات والترانزستورات والصمامات المفرغة ، التي تتمثل وظيفتها في معالجة إشارات متغيرة مع الزمن ( تيار متردد ) ، تيارًا أو جهدًا ثابتًا (تيار مستمر) عند أطرافها لتعمل بشكل صحيح. يُسمى هذا التيار أو الجهد بالانحياز . تُضاف إشارة التيار المتردد المطبقة عليها إلى تيار أو جهد الانحياز المستمر هذا.

نقطة تشغيل الجهاز، والمعروفة أيضًا بنقطة الانحياز أو نقطة السكون أو نقطة Q ، هي جهد أو تيار التيار المستمر عند طرف محدد لجهاز فعال (ترانزستور أو صمام مفرغ) دون وجود إشارة دخل. دائرة الانحياز هي جزء من دائرة الجهاز التي توفر هذا التيار أو الجهد الثابت.

ملخص

مثال توضيحي: استخدام بطارية ومقاومة للتغلب على انخفاض الجهد الأمامي للثنائي

في مجال الإلكترونيات، يشير مصطلح "التحيز" عادةً إلى تطبيق جهد أو تيار مستمر ثابت على طرف مكون إلكتروني، مثل الصمام الثنائي أو الترانزستور أو الصمام المفرغ، في دائرة كهربائية تحتوي أيضًا على إشارات تيار متردد، وذلك لتهيئة ظروف التشغيل المناسبة لهذا المكون. على سبيل المثال، يُطبق جهد تحيز على الترانزستور في مضخم إلكتروني لتمكينه من العمل ضمن نطاق محدد من منحنى ناقليته . أما بالنسبة للصمامات المفرغة، فيُطبق جهد تحيز شبكي على أقطاب الشبكة لنفس السبب.

في تسجيل الشريط المغناطيسي ، يُستخدم مصطلح "التحيز" أيضاً للإشارة إلى إشارة عالية التردد تُضاف إلى الإشارة الصوتية وتُطبق على رأس التسجيل ، لتحسين جودة التسجيل على الشريط. ويُطلق على هذا اسم " تحيز الشريط" .

أهمية الدوائر الخطية

تتطلب الدوائر الخطية التي تستخدم الترانزستورات عادةً جهودًا وتيارات تيار مستمر محددة للتشغيل الصحيح، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام دائرة تحيز. كمثال على ضرورة التحيز الدقيق، لنأخذ مضخم الترانزستور . في المضخمات الخطية ، تُعطي إشارة دخل صغيرة إشارة خرج أكبر دون أي تغيير في شكلها (تشويه منخفض): تتسبب إشارة الدخل في تغير إشارة الخرج صعودًا وهبوطًا حول نقطة التشغيل (Q) بطريقة تتناسب تمامًا مع الدخل. مع ذلك، ولأن العلاقة بين الدخل والخرج للترانزستور ليست خطية عبر نطاق تشغيله الكامل، فإن مضخم الترانزستور يُقارب التشغيل الخطي فقط. وللحصول على تشويه منخفض ، يجب تحيز الترانزستور بحيث لا يدفع تأرجح إشارة الخرج الترانزستور إلى منطقة تشغيل غير خطية للغاية. بالنسبة لمضخم الترانزستور ثنائي القطب، يعني هذا الشرط أن يبقى الترانزستور في الوضع النشط ، وأن يتجنب القطع أو التشبع. ينطبق نفس الشرط على مضخم MOSFET ، على الرغم من اختلاف المصطلحات قليلاً: يجب أن يبقى MOSFET في الوضع النشط ، وأن يتجنب القطع أو التشغيل الأومي.

ترانزستورات ثنائية القطب

في ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب، تُختار نقطة الانحياز للحفاظ على تشغيل الترانزستور في الوضع النشط ، وذلك باستخدام تقنيات دوائر متنوعة، لتحديد جهد وتيار نقطة التشغيل (Q). ثم تُطبق إشارة صغيرة فوق جهد الانحياز. تقع نقطة التشغيل عادةً بالقرب من منتصف خط الحمل المستمر ، وذلك للحصول على أقصى سعة إشارة متاحة من الذروة إلى الذروة دون تشويه ناتج عن القطع عند وصول الترانزستور إلى التشبع أو القطع. تُسمى عملية الحصول على تيار جامع مستمر مناسب عند جهد جامع مستمر معين، من خلال ضبط نقطة التشغيل، بالانحياز.

أنابيب مفرغة (صمامات حرارية أيونية)

يُعرَّف انحياز الشبكة بأنه جهد التيار المستمر المُطبَّق على شبكة التحكم في الصمام المفرغ بالنسبة إلى المهبط، وذلك بهدف تحقيق إشارة دخل صفرية أو حالة التشغيل المستقرة للصمام. [ 1 ] [ 2 ] عادةً ما يُحدَّد جهد الانحياز المطلوب من منحنيات خصائص الصمام المفرغ المنشورة ، والتي تُظهر العلاقة بين تيار اللوحة، وجهد اللوحة، وجهد شبكة التحكم.

  • في مضخم الجهد النموذجي من الفئة A ، وفي مراحل القدرة من الفئتين A وAB1 لمضخمات القدرة الصوتية ، يكون جهد الانحياز المستمر سالبًا بالنسبة لجهد الكاثود. ولا يصل جهد الشبكة اللحظي (مجموع جهد الانحياز المستمر وإشارة الدخل المترددة) إلى النقطة التي يبدأ عندها تيار الشبكة.
  • تُضبط مضخمات الفئة B التي تستخدم أنابيب تفريغية للأغراض العامة بجهد انحياز سالب بالنسبة لنقطة قطع تيار اللوحة المتوقعة. عادةً ما تُشغَّل مضخمات أنابيب التفريغ من الفئة B بتيار الشبكة (الفئة B 2 ). يجب أن يتميز مصدر جهد الانحياز بمقاومة منخفضة وأن يكون قادرًا على توفير تيار الشبكة. [ 3 ] عند استخدام أنابيب مصممة للفئة B، يمكن أن يكون جهد الانحياز صفرًا.
  • يتم تحيز مكبرات الصوت من الفئة C بشكل سلبي عند نقطة تتجاوز بكثير حد قطع تيار اللوحة. ويحدث تيار الشبكة خلال فترة زمنية أقل بكثير من 180 درجة من دورة تردد الإدخال.

توجد طرق عديدة لتحقيق انحياز الشبكة. ويمكن استخدام توليفات من طرق الانحياز على نفس الصمام. ويحدد الانحياز المُختار نقطة التشغيل الساكنة للصمام على منحنياته المميزة، وبالتالي يحدد خطية وكسب ونطاق تأرجح الإشارة المسموح به لمرحلة التضخيم.

  • الانحياز الثابت : يتم تحديد جهد شبكة التيار المستمر عن طريق توصيل الشبكة بمقاومة مناسبة تسمح بمرور التيار المستمر من مصدر جهد مناسب. [ 2 ] [ 4 ]
  • انحياز الكاثود ( الانحياز الذاتي ، الانحياز التلقائي ) - يتم استغلال انخفاض الجهد عبر مقاومة موصولة على التوالي مع الكاثود. يتم توصيل خط عودة التيار المستمر لدائرة الشبكة بالطرف الآخر للمقاومة، مما يؤدي إلى أن يكون جهد شبكة التيار المستمر سالبًا بالنسبة للكاثود. [ 4 ]
  • انحياز تسريب الشبكة : عندما تُغذى الشبكة بجهد موجب خلال جزء من دورة تردد الإدخال، كما هو الحال في تشغيل الفئة C، فإن تقويم دائرة الشبكة بالتزامن مع اقتران إشارة الإدخال بالشبكة عبر السعة يُنتج جهدًا مستمرًا سالبًا على الشبكة. يسمح مقاوم ( تسريب الشبكة ) بتفريغ مكثف الاقتران ويمرر تيار الشبكة المستمر. يساوي جهد الانحياز الناتج حاصل ضرب تيار الشبكة المستمر ومقاومة تسريب الشبكة. [ 5 ] [ 4 ] [ 6 ]
  • انحياز التسريب : يحدد انخفاض الجهد عبر جزء من مقاومة موصولة بمصدر جهد اللوحة انحياز الشبكة. يتم توصيل المهبط بنقطة توصيل على المقاومة. أما الشبكة، فتُوصل بممانعة مناسبة توفر مسارًا للتيار المستمر إما إلى الجانب السالب لمصدر جهد اللوحة أو إلى نقطة توصيل أخرى على نفس المقاومة. [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]
  • انحياز السرعة الابتدائية ( انحياز التلامس ): يمر تيار شبكة السرعة الابتدائية عبر مقاومة بين الشبكة والكاثود، تتراوح قيمتها عادةً بين 1 و10 ميجا أوم، مما يجعل جهد الشبكة سالبًا بمقدار فولت واحد تقريبًا بالنسبة للكاثود. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] يُستخدم انحياز السرعة الابتدائية فقط مع جهود إشارة الدخل الصغيرة. [ 11 ]

الميكروفونات

تتضمن عناصر ميكروفونات الإلكتريت عادةً ترانزستورًا ذا تأثير حقلي وصلي (JFET ) كمحول معاوقة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الأخرى على بُعد أمتار قليلة من الميكروفون. يتراوح تيار التشغيل لهذا الترانزستور عادةً بين 0.1 و0.5  مللي أمبير، ويُشار إليه غالبًا باسم الانحياز، وهو يختلف عن واجهة الطاقة الوهمية التي تُزوّد ​​48 فولتًا لتشغيل اللوحة الخلفية لميكروفون المكثف التقليدي. [ 12 ] يُزوّد ​​انحياز ميكروفون الإلكتريت أحيانًا عبر موصل منفصل. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 فيلي، فيكتور إف سي (1987). دليل مرجعي للإلكترونيات المكتبية (  الطبعة الأولى). نيويورك: تاب بوكس. الصفحات 450-454 . 
  2. 1 2 لاندي، ديفيس، ألبريشت، دليل المصممين الإلكترونيين ، نيويورك: ماكجرو هيل، 1957، ص. 2-27.
  3. ^ لاندي وآخرون، 1957، ص. 4-19 .
  4. 1 2 3 أور، ويليام آي، محرر. (1962). دليل الراديو ( الطبعة السادسة عشرة). نيو أوغستا، إنديانا: المحررون والمهندسون المحدودة. الصفحات 266-267 .  
  5. ↑ مقر قيادة الجيش (1952). أجهزة إرسال واستقبال الراديو CW و AM . واشنطن العاصمة: مكتب النشر الحكومي للولايات المتحدة. ص 97. TM 11-665. 
  6. ↑ إيفريت، ويليام ليتل (1937). هندسة الاتصالات ( الطبعة الثانية). نيويورك: ماكجرو هيل. الصفحات 538-539 .  
  7. ↑ شركة آر سي إيه للتصنيع (1940). دليل أنبوب الاستقبال RC-14 . هاريسون، نيوجيرسي: آر سي إيه . ص 38. 
  8. ↑ غيراردي، ألفريد أ. (1932). دورة في الفيزياء الراديوية ( الطبعة الثانية). نيويورك: كتب راينهارت. الصفحات 505، 770-771 .  
  9. ↑ جياكوليتو، لورانس جوزيف (1977). دليل مصممي الإلكترونيات . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 9-27. 
  10. ↑ تومر، روبرت ب. (1960). تحقيق أقصى استفادة من الصمامات المفرغة . إنديانابوليس: هوارد دبليو سامز وشركاه/شركة بوبس-ميريل. ص 28. 
  11. 1 2 لاندي وآخرون، 1957، ص. 2-28 .
  12. ↑ "الطاقة الوهمية وجهد الانحياز: هل هناك فرق؟" . 2007-02-05. مؤرشف من الأصل في 2009-09-08.
  13. ↑ معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 61938 (يتطلب اشتراكًا)

للمزيد من القراءة

  • بويلستاد، روبرت ل.؛ ناشلسكي، لويس (2005). الأجهزة الإلكترونية ونظرية الدوائر . برنتيس هول للوظائف والتكنولوجيا.
  • باتيل، بي كيه؛ شيتنيس، مم (2005). الكهرباء الأساسية وأجهزة أشباه الموصلات . فادكي براكاشان.
  • سيدرا، عادل؛ سميث، كينيث (2004). الدوائر الإلكترونية الدقيقة . مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-514251-9.