كسب كهربائي

عودة للموسوعة
هوائي سيارة .
الرمز الهندسي للمكبر الإلكتروني.

التضخيم أوالكسب الكهربائي (بالإنجليزية : Gain ) في مجال الالكترونيات، هومقياس لقدرة الدائرة (غالبا ما تكون لمضخم الإلكتروني ) لزيادة القدرة أوتكبير مطال إشارة داخلة إليه.

الكسب الكهربائي أوالتضخيم يعني تضخيم خاصة فيزيائية من نفس النوع ، فمثلا بالنسبة إلى تيار مستمر يدخل في مضخم عملياتي يزداد التيار الخارج عند مخرج المضخم . وبالنسبة لتيار متردد يتضخم مطال التيار الخارج بعد التضخيم ويظل أيضا تيارا مترددا . أويتضخم مطال الجهد المتردد عند المخرج . يسري ذلك أيضا على تضخيم إشارات كهربائية بعد مرورها في مضخم كهربائي ، وهذا هوالعمل الأساسي لدائرة مضخم ، هويضخم الإشارات .

يعتمد التضخيم أوالكسب عل مواصفات الإشارة الداخلة وبالطبع على خصائص الترانزستور المستخدم أوعلى خصاص صمام إلكتروني ، مثل صمام ثلاثي. وبالنسبة للتطبيقات العملية فيكون التضخيم أيضا معتمدا على تردد الإشارة الداخلة .

يعهد " معامل التضخيم" بأنه النسبة بين الكمية الخارجة إلى الكمية الداخلة

في مثالنا أعلاه يتلقى الهوائي موجات الراديوويحولها إلى إشارات (موجات كهربائية) ، ولكنها تكون ضعيفة سواء في التيار أوالجهد ، ولكي يمكن "سماع" الراديوفلا بد من تـضخيم الجهد والتيار ، ثم توصيلهما لتشغيل مكبر الصوت فنسمع الراديو. يقوم بتلك العملية ما يسمى مضخم إلكتروني.

أمثـــلة

سؤال: مصخم يبلغ ممانعة المدخل فيه 50 أوم وهومحمل بمقاومة 50 أوم . فإذا كان جهد المدخل (

الحل:

  • تضخيم الجهد هو :

الوحدات المستخدمة هي فولط/ فولط ، وهذا يوضح حتى الكسب هنا كسب في الجهد Voltage.

  • باستخدام المعادلة الخاصة بالقدرة P = V2/R, نحصل على التضخيم في القدرة الكهربائيةpower:

وهنا أيضا نجد وحدات متماثلة وهي واط/واط .

ويعبر عن الكسب في القدرة عادة بالديسيبل ، حيث يمكن للكسب التضخم عدة مئات المرات أوحتى آلاف المرات ، إذن :

عندماقد يكون الكسب مساويا 1 (أي 0 ديسيبل (وهومقياس لوغاريتمي) ) قد يكون جهد المخرج مساويا لجهد المدخل عند مقدار معين للمعاوقة .

يرمز للكسب بالرمز G , وهومن حدثة Gain .

وحدات لوغاريتمية وديسيبل

نظرا لأن الكسب قد يصل مئات بل آلاف المرات بالمقارنة بالخاصة الفيزيائية المتعامل معها ، فقد جرى العهد على استخدام مقياسا لوغاريتميا وبالتالي الديسيبل dB للتعبير عنها :

الكسب في القدرة

يعبر عن كسب القدرة بالديسيبل (dB), وهويعهد طبقا للقاعدة اللوغاريتمية عشرة log rule ، كالآتي:

حيث Pin وPout هما القدرة الداخلة والقدرة الخارجة على التوالي (في دائرة كهربائية) .

الكسب في الجهد

عندما نستخدم الجهد voltage في كتابة القدرة ، فإننا نقوم بالتعويض في معادلة قانون جول P=V 2/R, فنحصل على :

وعادة تكون ممانعة المدخل مساوية لممانعة المخرج وبالتالي يمكن تبسيط معادلة الكسب كالآتي:

أوبتطبيق القوعد اللوغاريتمية بشأن القيم المرفوعة لأس 2 ، فتصبح المعادلة:

تستخدم تلك المعادلة لحساب كسب الجهد بالديسيبل ، وهويساوي كسب القدرة فقط عندما تكون ممانعة ولج الدائرة مساوية لممانعة المخرج .

الكسب في التيار

بنفس الطريقة عندما نصيغ كسب القدرة باستخدام التيار I، وذلك بتطبيق قانون جول :

P = I 2R

فنحصل على معادلة الكسب :

في حالات كثيرة تكون ممانعة المدخل في الدائرة الكهربائية مساوية لممانعة المخرج ، وبالتالي يمكن تبسيط المعادلة كالآتي:

وبالتالي:

,وتستخدم تلك المعادلة المبسطة لحساب كسب التيار بالديسيبل ، وهويساوي كسب القدرة فقط عندما تكون معاوقة المدخل مساوية لمعاوقة المخرج .

ويعطى "كسب التيار" لمقحل ثنائي الأقطاب hFE أو hfe, كعدد ليست له وحدة ، لأنه نسبة تيار المجمع Ic إلى تيار القاعدة Ib

ولا يستخدم الديسيبل كوحدة وإنما كطريقة للتعبير عن علاقة لوغاريتمية .

وفي المثال السابق لمقحل ثنائي الأقطاب قد يكون كسب التيار كمية بلا وحدات لأنه النسبة بين تيار المخرج إلى تيار المدخل ، وكلاهما يقاس بالأمبير.

وأما في حالة أجهزة أخرى فيعطي الكسب بوحدات النظام الدولي للوحدات [SI] . هذا نجده في حالة مضخم عملياتيقد يكون له دورة كسب مفتوحة لموصلية منقولة ووحدتها سيمنس ( الكسب فيهاقد يكون نسبة تيار المخرج إلى جهد المدخل ).

مضخمات في الراديو

قنطرة مضخم .

تكون هناك رغبة في حتىقد يكون تضخيم الإشارات متساويل في نطاق واسع من الترددات . هذا النطاققد يكون محجوزا بين حد أدنى وحد أقصى . وتصنف المضخمات إلى عدة تصنيفات نذكر منها ثلاثة:

  • تصنيف أ : وهومضخم يعمل بعنصر تكبير واحد ، يقوم بتضخيم التيار . يطبق هذا النوع في المضخم الابتدائي وفي المضخم النهائي الذي يعمل بصمامات للقيثارة . كفاءته تكون ضعيفة نسبيا تصل إلى نحو25%.47
  • تصنيف أ ب : وهومضخم يعمل بعنصرين مركبين متناوبين (engl. push-pull). الكفاءة النظرية التي يمكن الحصول عليها هنا تصل بين 50% إلى 78% .
  • تصنيف "قنطرة مضخم " : فيها يشتغل قنطرة من مضخمين متناوبين ، يعمل جميع واحد منهما على أحد أسلاك الدخول . يشكل مكبر الصوت القنطرة بين المضخمين . وتطبق تلك الطريقة عند الرغبة في قدرة عالية عندما تكون المعاوقة وجهد التشغيل محدودين ( كما هوالحال مثلا لمكبر الصوت في الراديو).

الكسب الكهربائي لدائرة إلكترونية

مثال تطبيقي لمضخم إلكتروني

في حسابات الهندسة الكهربائية : نستخدم عددا من مضخمات إلكترونية موصولة على التوالي لتكبير القدرة الكهربائية - يحدث ذلك في دائرة الراديوودائرة التلفاز ودائرة الهاتف المحمول ، وغيرها. وحساب التضخيم الناتج عن طريق "جمع" الديسيبلات أسهل من ضرب "معاملات التضخيم " بعضها ببعض ; إذ أن

( log(A × B × C) = log(A) + log(B) + log(C.

عمليا ، نعهد حتى 1 ديسيبل معناه كسب في القدرة مقداره 26% ، و 3 dB تعادل 2× القدرة , و 10 dB تعادل 10× القدرة الأصلية , ومنها نستطيع بسهولة فهم الكسب النهائي للقدرة بواسطة "جمع" الديسيبل ، بدلا من عمليات "ضرب" معاملات التضخيم.

عملى سبيل المثال :

نفترض حتى لدينا مضخم إلكتروني متكون من ثلاثة مراحل على التوالي ، تضخيم الفترة الأولى 10 dB,والفترة الثانية 8 dB, والثالثة 7 dB على التوالي , فيكون الكسب النهائي 25 ديسيبل.

ونريد الآن فهم التضخيم .

نقوم بحسابه بتحليل 25 ديسيبل إلى الأعداد المعروفة لدينا 10, 3, و1 dB , كالآتي:

فإذا كانت القدرة الأصلية الداخلة 1 واط فتكون القدرة الخارجة :

نجد حتى القدرة الخارجة كبرت إلى نحو5و317 واط.

إشارة : تلك النتيجة تكون مقربة طفيفا ، ولحسابها بدقة نستخدم المعادلة (2) أعلاه :

.

هذه هي النتيجة الدقيقة .

المراجع

  1. ^ DIN 40148-1 Übertragungssysteme und Zweitore – Begriffe und Größen

اقرأ أيضا

  • مضخم (إلكترونيات)
  • مضخم عملياتي
تاريخ النشر: 2020-06-02 01:18:22
التصنيفات: ترانزستورات, معاملات كهربائية, هوائيات, بوابة كهرباء/مقالات متعلقة, بوابة إلكترونيات/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

حريق داخل مرفأ بيروت يعيد إحياء الانفجار في ذاكرة اللبنانيين

المصدر: فرانس 24 - فرنسا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:07
مستوى الصحة: 82% الأهمية: 100%

بايدن يفصح عن سبب توجهه إلى السعودية

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:18
مستوى الصحة: 91% الأهمية: 85%

وزير الدفاع الهنغاري يوعز برفع الجاهزية القتالية للجيش

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:17
مستوى الصحة: 78% الأهمية: 95%

ما الذي يمكن اعتباره نصرا في العملية الروسية الخاصة

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:24
مستوى الصحة: 85% الأهمية: 95%

ماكرون: سنواصل دعم كييف ولا نريد حربا عالمية جديدة بسبب أوكرانيا

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:15
مستوى الصحة: 90% الأهمية: 98%

 بيسكوف: الاتصال مع المفوضية الأوروبية حول كالينينغراد سيستمر

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:16
مستوى الصحة: 79% الأهمية: 88%

رسميا.. مسعود أوزيل يوقع لناد جديد (صور)

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:23
مستوى الصحة: 78% الأهمية: 85%

الكرملين يدعو مولدوفا إلى عدم التعامل مع روسيا على أنها تهديد

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:16
مستوى الصحة: 92% الأهمية: 91%

هكذا استقبلت السعودية ترامب فكيف ستستقبل بايدن؟

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:19
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 98%

خيبة أمل جديدة لرونالدو في الميركاتو الصيفي

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:22
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 92%

لابيد يحمل بايدن رسالة إلى السعودية: يدنا ممدودة للسلام

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:19
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 95%

قاتلة الصيدلي المصري في السعودية تسلم نفسها.. وأسرته تعلق

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:20
مستوى الصحة: 88% الأهمية: 93%

زابوروجيه تحدد موعدا تقريبيا للاستفتاء بشأن الانضمام إلى روسيا

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:12
مستوى الصحة: 81% الأهمية: 99%

كييف تفكر في إنشاء لجنة للرقابة على الأسلحة الغربية

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:13
مستوى الصحة: 78% الأهمية: 89%

بيسكوف: المفاوضات حول الحبوب مستمرة

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:17
مستوى الصحة: 86% الأهمية: 92%

فتح تحقيق قي قضية تهريب البطل الأولمبي فرح إلى بريطانيا

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:22
مستوى الصحة: 91% الأهمية: 90%

بايدن: لن نسمح لإيران بالحصول على السلاح النووي

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:14
مستوى الصحة: 79% الأهمية: 92%

لابيد يتعهد: لن تكون هناك إيران نووية

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:21
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 85%

بايدن يستذكر غولدا مائير: "لإسرائيل أسلحة سرية"

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:12
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 86%

جزر المحيط الهادئ تدعو لإجراءات "طارئة وفورية" بشأن المناخ

المصدر: فرانس 24 - فرنسا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:07
مستوى الصحة: 92% الأهمية: 85%

الأنظمة الاستبدادية تطارد معارضيها إلى المنفى مع قليل من المخاطر

المصدر: فرانس 24 - فرنسا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:08
مستوى الصحة: 76% الأهمية: 91%

بايدن ولابيد يوقعان "إعلان القدس"

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-14 15:16:14
مستوى الصحة: 86% الأهمية: 85%

تحميل تطبيق المنصة العربية