Uploaded by Mohmad Qassim

152a

advertisement
‫جَهىريخ اىؼراق‬
‫وزارح اىزرثيخ‬
‫اىَذيريخ اىؼبٍخ ىيزؼييٌ اىَهني‬
‫اىؼيىً اىظنبػيخ‬
‫اىظنبػي ‪ /‬االجهسح اىطجيخ‬
‫اىثبني‬
‫رأىيف‬
‫حبٌب حسن شهاب‬
‫علً هاشم جبر‬
‫كاظم جواد أحمد‬
‫شروق محمود محمد‬
‫عصام حٌدر جاسم‬
‫علً عبد الحسٌن علً‬
‫اىطجؼخ اىزبسؼخ‬
‫‪ 1442‬هـ ‪ً2020-‬‬
2
‫المقدمة‬
‫ٌتمٌز إختصاص األجهزة الطبٌة بكثرة تطبٌقاته التً تهدؾ الى كشؾ الحاالت‬
‫المرضٌة لجسم اإلنسان‪ .‬لذلك تنوعت مبادئ هذه األجهزة وأصبح لكل منها مبدأ عمل‬
‫خاص به‪ ،‬باإلضافة الى تطورها المستمر‪ ،‬حٌث تم إعداد وتألٌؾ كتاب العلوم‬
‫الصناعٌة – الصؾ الثانً – المكون من سبعة عشر فصال‪ ،‬تضمنت المبادئ‬
‫الكهربابٌة واإللكترونٌة‪ ،‬و مبادئ النظام الرقمً‪ ،‬ومبادئ االتصاالت‪ ،‬ومبادئ تولٌد‬
‫الموجات الكهرومؽناطٌسٌة‪ ،‬حٌث أنواع هذه الموجات وخصابصها وتطبٌقاتها الطبٌة‬
‫كما فً جهاز االشعة فوق البنفسجٌة وتحت الحمراء‪ ،‬وضم الفصل األخٌر بعض‬
‫أنواع األجهزة الطبٌة المختبرٌة كجهاز المجه ر‪ ،‬والمٌزان‪ ،‬وجهاز الطرد المركزي‪،‬‬
‫الطٌؾ الضوبً‪ ،‬وجهاز قٌاس نسبة الهٌموكلوبٌن وقٌاس نسبة الحامضٌة‪.‬‬
‫تناولت بعض الفصول مواد تطبٌقٌة فً األجهزة الطبٌة كما فً فصل‬
‫الكترونٌات القدرة‪ ،‬والمكبرات الكهروحٌاتٌة‪ ،‬والتضمٌن‪ ،‬وفصل أجهزة التوقٌت‪،‬‬
‫وقد حرصنا على إعداد الكت اب بما ٌتالبم مع المستوى العلمً لطلبتنا األعزاء‪ ،‬راجٌن‬
‫منهم االستفادة من المواد العلمٌة بأقصى ما ٌمكن‪ ،‬والتعاون مع الهٌبة التدرٌسٌة‬
‫لتحقٌق الفابدة المطلوبة منها‪ ،‬متمنٌن من هللا التوفٌق فً تقدٌم هذا العمل‪ ،‬وآملٌن من‬
‫األساتذة والمدرسٌن والمختصٌن أن ٌرفدونا ب مالحظاتهم ومقترحاتهم حول الكتاب‬
‫لإلستفادة منها فً الطبعات الالحقة‪.‬‬
‫ومن هللا التوفٌق‬
‫المؤلفون‬
‫‪3‬‬
‫المحتوٌات‬
‫العنوان‬
‫رقم الصفحة‬
‫المقدمة‬
‫‪3‬‬
‫الفصل االول‪ -‬الثنابً‬
‫‪17-5‬‬
‫الفصل الثانً – انواع الثنابٌات واستخداماتها‬
‫‪28-18‬‬
‫الفصل الثالث – الترانزستور ثنابً القطبٌة‬
‫‪37-29‬‬
‫الفصل الرابع – تطبٌقات الترانزستور‬
‫‪49–38‬‬
‫الفصل الخامس – ترانزستور تأثٌر المجال‬
‫‪56–50‬‬
‫الفصل السادس – مكبرات القدرة‬
‫‪64–57‬‬
‫الفصل السابع – استجابة المكبر للترددات والمكبرات المنؽمة‬
‫‪71–65‬‬
‫الفصل الثامن – المذبذبات‬
‫‪81–72‬‬
‫الفصل التاسع – الدوابر المتكاملة‬
‫‪88 –82‬‬
‫الفصل العاشر – المكبرات الكهروحٌاتٌة‬
‫‪104 –89‬‬
‫الفصل الحادي عشر‪ -‬المرشحات الفعالة‬
‫‪113–105‬‬
‫الفصل الثانً عشر – التضمٌن وإزالة التضمٌن‬
‫‪124–114‬‬
‫الفصل الثالث عشر‪ -‬الكترونٌات القدرة‬
‫‪133–125‬‬
‫الفصل الرابع عشر – الموجات الكهرومؽناطٌسٌة وتطبٌقاتها‬
‫‪151–134‬‬
‫الفصل الخامس عشر – مبادئ الحاسوب االلكترونً‬
‫‪175 –152‬‬
‫الفصل السادس عشر – اجهزة التوقٌت‬
‫‪181–176‬‬
‫الفصل السابع عشر – االجهزة الطبٌة المختبرٌة‬
‫‪204-182‬‬
‫‪4‬‬
‫الفصل األول‬
‫اىثنبئي ‪Diode‬‬
‫االهذاف‪:‬‬
‫اىهذف اىؼبً‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل إلى التعرؾ على استخدام الثنابً فً التطبٌقات االلكترونٌة‪.‬‬
‫االهذاف اىخب طخ‪ :‬بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪ ٌ - 1‬تعرؾ على تطبٌقات الثنابً وهً المقومات بانواعها ;مثل تقوٌم الموجة الكاملة‪،‬وتقوٌم‬
‫نصؾ الموجة‪.‬‬
‫‪ٌ - 2‬تعلم حساب عامل التموج‪.‬‬
‫‪ٌ - 3‬درس كٌفٌة ترشٌح الموجة وانواع المرشحات‪.‬‬
‫‪ٌ - 4‬درس مضاعؾ الفولتٌة بانواعه‪.‬‬
‫‪ٌ - 5‬درس دا برة قطع الفولتٌة بانواعه‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫اىفظو األوه‬
‫اىثنبئي ‪Diode‬‬
‫‪ٍ 1–1‬راجؼخ ػبٍخ ىيثنبئي‬
‫لقد علمت من خالل دراستك لموضوع الثنابً فً الصؾ األول‪ ،‬ان الثنابً له طرفان هما االنود‬
‫(‪ )a‬وهو الطرؾ الموجب‪ ،‬والكاثود (‪ )k‬وهو الطرؾ السالب كما موضح فً الشكل (‪.)1-1‬‬
‫شكل ‪ 1-1‬الثنائً (ا) رمز الثنا ئً (ب) شكل الثنائً‬
‫والشكل (‪ٌ )2-1‬وضح اشكال مختلفة من الثنابٌات‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-1‬اشكا ل مختلفة من الثنائٌات‬
‫‪6‬‬
‫ٌوجد احتماال ن لتوصٌل الثنائً مع مصدر التٌار الكهربائً وهما‪:‬‬
‫أ ‪ -‬اىزىطيو ثبألنييبز األٍبٍي (‪)Forward Bias‬‬
‫وفٌه ٌوصل انود الثنابً إلى الطرؾ الموجب من البطارٌة أو المصدر‪،‬وٌوصل كاثود الثنابً‬
‫إلى الطرؾ السالب من البطارٌة أو المصدر‪ ،‬فً هذه الحالة ٌمر تٌار بسهولة وتكون مقاومة الثنابً‬
‫قلٌلة والشكل (‪ٌ )3-1‬وضح األنحٌاز األمامً للثنابً‪.‬‬
‫شكل ‪ 3 -1‬األنحٌاز األمامً للثنائً‬
‫ة – اىزىطيو ثبألنييبز اىؼنسي (‪)Reverse Bias‬‬
‫فً هذا األنحٌاز ٌوصل انود الثنابً إلى الطرؾ السالب للبطارٌة‪ ،‬وٌوصل كاثود الثنابً إلى‬
‫الطرؾ الموجب للبطارٌة‪ .‬فً هذه الحالة ٌتصرؾ الثنابً كدا برة مفتوحة (‪ ،)Open Circuit‬وٌمنع‬
‫مرور التٌار الن مقاومته ستكون عالٌة جدا‪ ،‬والشكل (‪ٌ )4-1‬وضح األنحٌاز العكسً للثنابً‪.‬‬
‫شكل ‪ 4-1‬األنحٌاز العكسً للثنائً‬
‫‪7‬‬
‫‪ 2-1‬رطجيقبد اىثنبئي (‪)Diode Applications‬‬
‫ان من اهم تطبٌقات الثنابً هو استخدامه فً الدوابر اآلتٌة‪:‬‬
‫ا ‪ -‬دوا ئر تقوٌم نصف الموجة ‪Half- Wave Rectifiers‬‬
‫ب ‪ -‬دوائر تقوٌم الموجة الكاملة ‪Full- Wave Rectifiers‬‬
‫وقبل البدء بشرح هذه التطبٌقات البد لنا ان نفهم ماهو التقوٌم والي اؼراض ٌستخدم‪ .‬ان معظم‬
‫االجهزة االلكترونٌة تحتاج الداء عملها إلى مصدر للتٌار المستمر‪ ،‬وتعتبر البطارٌات من اشهر مصادر‬
‫التٌار المستمر النقً‪ ،‬وكما نعلم ان االجهزة االلكترونٌة كالتلفزٌون‪ ،‬والعقول اال لكترونٌة تؽذى من‬
‫مصادر التٌار المتناوب )‪ )A.C‬ذات الفولتٌة )‪ )220 V‬وبتردد (‪ .)50 Hz‬ولتؽذٌة مراحل هذه االجهزة‬
‫بالتٌار ا لمستمر تستعمل خاصٌة (سماح الثنا بً لمرور التٌار فً اتجاه واحد)‪ .‬فالثنابً هنا ٌقوم بتحوٌل‬
‫الموجة الخالٌة من مركبة التٌار المستمر إلى موجة ذات قٌمة متوسط‪ ،‬اي لها مركبة تٌار مستمر‪.‬‬
‫تسمى هذه العملٌة بالتقوٌم أو التوحٌد (‪ ،)Rectification‬وٌطلق على الثنابً هنا‬
‫بالمقوم )‪.)Rectifier‬‬
‫‪ 3-1‬رقىيٌ نظف اىَىجخ (‪)Half-Wave Rectifier‬‬
‫ٌوضح الشكل (‪ )5-1‬دابرة تقوٌم نصؾ موجة‪ ،‬حٌث ٌوصل الثنابً بمصدر التٌار المتناوب‬
‫عن طرٌق محول‪:‬‬
‫شكل‪ 5-1‬تقوٌم نصف الموجة‬
‫ٌظهر الثنابً مقاومة قلٌلة باألتجاه األمامً‪ ،‬وبدخول النصؾ الموجب من الموجة الداخلة( 𝑣) فانها‬
‫ستؤدي إلى سرٌان تٌارخالل الثنابً‪.‬‬
‫)‪……….(1-1‬‬
‫‪i=𝐼 Sin wt‬‬
‫حٌث ٌمثل 𝐼 ا عظم قٌمة للتٌار‪.‬‬
‫أما عند دخول النصؾ الثانً من الموجة (النصؾ السالب) فال ٌسري تٌارفً الثنابً خالل زمن‬
‫هذه الموجة وٌكون الثنابً عندب ٍذ منحازا عكسٌا‪.‬‬
‫توجد مركبة للتٌار المتناوب فً موجة التٌار‪ٌ.‬مكن اٌجاد قٌمتها الفعالة (‪ )Value Effective‬التً‬
‫تسمى عا دة ً بجذر متوسط التربٌع (‪)Mean Root Square‬‬
‫)‪……..(2-1‬‬
‫‪8‬‬
‫𝐈‬
‫√‬
‫=‬
‫𝐈‬
‫‪ I‬القٌمة الفعالة للتٌار وا لتً تحتوي على مركبتٌن (‪ )AC‬و)‪(DC‬‬
‫تمثل‬
‫وبما ان 𝑉 تمثل الفولتٌة المستمرة الخا رجة لتقوٌم نصؾ ال موجة وٌمكن حسابها بالقانون االتً‪:‬‬
‫=‬
‫)‪…… (3-1‬‬
‫‪V = V‬‬
‫ؽ‪ٛ‬ش اٌ ‪ = π‬انُسجخ انضبثزخ = ‪3.14‬‬
‫‪ٍ 4 -1‬ؼبٍو اىزَىج (‪)Ripple Factor‬‬
‫من مالحظة الموجة الخا رجة من مقوم نصؾ الموجة فً الشكل (‪ )5-1‬نجد ان التٌار ال ٌكن‬
‫مستمرا تماما انما ٌحتوي على مركبة يزُبٔثخ‪ ،‬وفً حقٌقة األمر التوجد دا برة تقوٌم مهما كا نت معقدة‬
‫اال واحتوت على مركبة يزُبٔثخ كما موضح بالشكل (‪.)6-1‬‬
‫شكل ‪ 6-1‬معامل التموج‬
‫وٌمكن معرفة كمٌة المركبة المتناوبة فً خارج دابرة التقوٌم بحساب معامل التموج‬
‫(‪ )Ripple Factor‬الذي ٌساوي‪:‬‬
‫القٌمة الفعالة للمركبة المتناوبة من الموجة‬
‫القٌمة المستمرة للموجة‬
‫=‬
‫)‪…… (4-1‬‬
‫=‪r‬‬
‫=‪r‬‬
‫ان مركبة التٌار المتناوب فً مقوم نصؾ ا لموجة ٌزٌد على مركبة التٌار المستمر مما ٌعنً عدم‬
‫صالحٌة هذه الدا برة فً كثٌر من التطبٌقات‪ .‬ومن الجدٌر بالذكر ا نه ٌمكن تقلٌل عامل التموج (‪ )r‬فً‬
‫هذه الدابرة باضافة دوا بر ترشٌح )‪ ،)Filters‬كما سٌاتً شرحها الحقا‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫(‪ )5-1‬رقىيٌ ٍىجخ مبٍيخ (‪ٔ -: )Full-Wave Rectifier‬إَٔاعّ‬
‫‪ )1‬رقىيٌ ٍىجخ مبٍيخ ثبسزخذاً ٍيىه رو نقطخ وسطيخ (‪)Full-Wave Rectifier‬‬
‫‪ٚ‬الؽظ يٍ دائشح رقٕ‪ٚ‬ى َصف انًٕعخ اٌ انؾًم ‪ٚ‬غٓض ثبنز‪ٛ‬بس خالل َصف انًٕعخ فقظ أيب انُصف‬
‫انضبَ‪ ٙ‬ف‪ٛ‬زْت سذٖ ‪ٔ ،‬يٍ انًًكٍ اسزغالل انُصف االخشا‪ٚ‬ضب نض‪ٚ‬بدح كفبءح ا نزقٕ‪ٚ‬ى‪ٔ .‬نهؾصٕل عهٗ قذسح‬
‫راد ر‪ٛ‬بس يسزًش أكجش ٔراد يعبيم رًٕط افضم‪ٔ ،‬رسًٗ انذائشح انز‪ ٙ‬رسزغم كأيم انًٕعخ ثزقٕ‪ٚ‬ى يٕعخ‬
‫كبيهخ )‪ٔ )Full- Wave Rectifier‬انشكم (‪ٕٚ )7-1‬ضؼ دا ئشح ثس‪ٛ‬طخ نٓزا انُٕع‪.‬‬
‫فولتٌة‬
‫الدخل‬
‫شكل ‪ 7-1‬مقوم موجة كاملة باستخدام ثنائٌٌن‬
‫تحتوي هذه الدا برة على ثنا بٌٌن ٌقوم كل منهما بعمل مقوم نصؾ موجة‪ ،‬وتتم عادة ًعملٌة تقوٌم‬
‫الموجة الكاملة باستعمال محول ذي نقطة وسطٌة (‪.)Centre Tap‬‬
‫هناك فرق فً الطور قدره ( ‪ )1801‬بٌن النصؾ االعلى واالسفل للملؾ‪،‬ولذلك فان الثنابً ( 𝐷)‬
‫سوؾ ٌسمح بمرور التٌار خالل نصؾ الموجة الموجب من فولتٌة ( 𝑉( فً النصؾ العلوي‪ ،‬بٌنما‬
‫الٌسمح الثنابً ) 𝐷( بمرور التٌار وذلك الن الفولتٌة ( 𝑉) فً النصؾ ا لسفلً ستكون سالبة فً تلك‬
‫الفترة‪ .‬أما خالل فترة النصؾ الثانً من الموجة‪ ،‬فان (‪ )D1‬سٌمنع مرور التٌار ( 𝑖) بٌنما ٌسمح ( 𝐷)‬
‫بمرور التٌار ( 𝑖)‪ .‬وهكذا ٌتناوب الثنابٌان فً امرار التٌار‪ ،‬وبما ان التٌار (‪ )i‬المار خالل مقاومة‬
‫الحمل ٌساوي مجموع التٌارٌن ( 𝑖) و ( 𝑖 )‪ ،‬فا نه سٌكون موجودا فً كال نصفً الموجة كما موضح‬
‫بالشكل (‪ .)6-1‬لذلك ٌكون تٌار الحمل ا لمستمر فً هذه الحالة ضعؾ ما هو علٌه فً دابرة تقوٌم موجة‬
‫كاملة‪ .‬ومما ٌجدر مالحظته ان فً دابرة تقوٌم موجة كاملة‪ ،‬عندما ٌكون احد الثنابٌٌن موصال ٌكون‬
‫االخر فً حالة أنحٌاز عكسً‪ .‬ان الفولتٌة عبرالثنابً تكون‪:‬‬
‫𝑽‪V=𝑽 +𝑽 = 2‬‬
‫)‪....... (5-1‬‬
‫وهذا ٌعنً ان فولتٌة الذروة العكسٌة هً ضعؾ ماهً علٌه فً دابرة تقوٌم نصؾ موجة لذلك ٌجب‬
‫اختٌار الثنابً هنا بحذر أكبر‪.‬‬
‫عامل التموج‪ٌ :‬كون اقل مماهو علٌه فً تقوٌم نصؾ موجة‪ ،‬لذلك ستكون عملٌة الترشٌح اسهل خاصة ً‬
‫وان التردد فً خارج تقوٌم موجة كاملة ٌساوي ضعؾ التردد االساسً لتقوٌم نصؾ موجة‪.‬‬
‫‪10‬‬
‫‪ )2‬رقىيٌ ٍىجخ مبٍيخ اسزخذاً رىطييخ ا ىقنطرح (‪)Bridge Rectifier‬‬
‫ان هذا النوع من المقومات ٌستؽنً عن استخدام محول ذي نقطة وسطٌة‪ٌ .‬تكون المقوم القنطري‬
‫من اربع ثنابٌات‪ ،‬وتربط بالطرٌقة المبٌنة بالشكل (‪.)8-1‬‬
‫شكل ‪ 8-1‬المقوم القنطري‬
‫تسلط الفولتٌة المتناوبة بٌن (‪ A‬و‪ )B‬فان التٌار ٌسري من (‪ )A‬موجبا بالنسبة إلى (‪ )B‬فان التٌار‬
‫ٌسري من (‪ )A‬خالل الثنابً ( 𝐷) إلى مقاومة الحمل وٌكمل دورته راجعا إلى النقطة (‪ )B‬عن طرٌق‬
‫( 𝐷)‪ .‬وعندما ٌكون جهد (‪ )B‬موجبا بالنسبة إلى (‪ )A‬فان التٌار سٌسري إلى الحمل من (‪ )B‬عن‬
‫طرٌق الثنابً ( 𝐷) وٌكمل دورته راجعا إلى النقطة (‪ )A‬عن طرٌق ( 𝐷(‪ ،‬وهكذا ٌسري تٌارخالل‬
‫الحمل فً كال نصفً الموجة‪.‬‬
‫مزاٌا تقوٌم القنطرة‬
‫‪ -1‬فولتٌة الذروة ا لعكسٌة تكون نصؾ ما هو علٌه فً دابرة تقوٌم موجة كاملة باستخدام ثنابٌٌن‪.‬‬
‫‪ -2‬تستعمل ا لقنطرة نصؾ عدد لفات الملؾ الثانوي المطلوب استعماله مع دابرة تقوٌم موجة كاملة‬
‫بثنابٌٌن‪.‬‬
‫‪ 6-1‬المرشحات (‪)Filtering‬‬
‫تحتوي الموجة الخارجة من دوابر الم قوم على نسبة تموج ٌجب تقلٌلها إلى اقل ماٌمكن‪ ،‬وٌتم‬
‫ذلك باضافة اداة ترشٌح (‪ ،)smoothing‬ومن ابسط انواعها هً المتسعة‪ .‬وٌبٌن الشكل (‪ )9 -1‬دابرة‬
‫تقوٌم نصؾ موجه مع متسعة (‪ )C‬مربوطة على التوازي مع الحمل ‪.)Shunt Capacitor( R‬‬
‫شكل ‪ 9-1‬ثنائً تقوٌم نصف موجه مع مرشح متسعة‬
‫‪11‬‬
‫ان المتسعة (‪ )C‬تشحن اثناء مرور التٌار خالل الثنابً‪ ،‬وعند وصول الفولتٌة عبر المتسعة إلى‬
‫القٌمة العظمى ( 𝑉 )‪ .‬وتتوقؾ عملٌة الشحن عندما ٌنحاز الثنابً عكسٌا‪ ،‬حٌنب ٍذ تبدا المتسعة بتفرٌػ‬
‫شحنتها خالل مقاومة الحمل (‪ )R‬حتى اللحظة التً ٌنحاز فٌها الثنابً أمامٌا مرة اخرى‪.‬‬
‫ومن مالحظة شكل الموجة الخارجة من دابرة الترشٌح‪ ،‬نجد ان نسبة التموج لالشا رة قد قلت بشكل‬
‫كبٌر‪ ،‬وهكذا ساعدت المتسعة (‪ )C‬على تقلٌل المركبة المتناوبة‪.‬‬
‫وبما ان مقاومة الحمل ثابتة فان تقلٌل المركبة ا لمتموجة تتم بزٌادة قٌمة المتسعة (‪ )C‬وٌجب‬
‫مالحظة ان قٌمة المتسعة المستخدمة هً بالماٌكروفاراد‪ ،‬ومن النوع الكٌمٌاوي (‪(Electrolytic‬‬
‫وتكون مستقطبة (‪ )Polarized‬مما تتطلب ا لحذر عند ربطها‪ ،‬وذلك بربط طرفها الموجب إلى طرؾ‬
‫االخراج الموجب‪.‬‬
‫وفٌما ٌلً شرح لكل دائرة‪:‬‬
‫ا‪ -‬الشكل (ا)‪ :‬استعمل ملؾ بالتوالً مع دابرة التقوٌم‪ٌ ،‬بدي الملؾ ممانعة عالٌة اتجاه التٌارالمتناوب‬
‫(حٌث الممانعة 𝐿𝐹𝜋‪ ،) 𝑋 = 2‬ومن ممٌزات هذا النوع من المرشحات ان عامل التموج لفولتٌة‬
‫الخرج ٌكون اقل بكثٌر من (مرشح ا لمتسعة)‪ ،‬وكذلك ٌمنع الملؾ حدوث التٌارات العالٌة التً تحدث‬
‫لفترة قصٌرة فً مرشح المتسعة‪ .‬وبذلك ٌقوم الملؾ بحماٌة ثنابٌات التقوٌم‪ .‬وٌفضل استخدام مرشح‬
‫الملؾ عندما ٌكون تٌار الحمل عالٌا‪ ،‬حٌث ٌكون عامل التموج قلٌال كلما زاد تٌار الحمل (اي عكس‬
‫ما هو علٌه فً مرشح المتسعة)‪ ،‬ولذلك ٌستعمل هذا المرشح مع تقوٌم الموجة الكاملة فقط كما فً‬
‫الشكل (أ)‪.‬‬
‫الشكل (أ)‬
‫ب ‪ -‬الشكل (ب)‪ٌ :‬وضح مرشحا ٌجمع بٌن فا بدة مرشح الملؾ‪،‬عندما ٌكون تٌار الحمل كبٌرا وبٌن‬
‫مرشح المتسعة الذي ٌالبم الدوابر ذات تٌار حمل قلٌل‪ .‬عامل التموج فً هذا المرشح هو افضل‬
‫من المرشحٌن السابقٌن‪ ،‬ولكن لوجود ا لملؾ فً طرٌق ثنابٌات التقوٌم فان فولتٌة الخرج التكون‬
‫عالٌة كما فً الشكل (ب)‪.‬‬
‫الشكل (ب)‬
‫ج‪ -‬الشكل (ج)‪ :‬فً هذا النوع تضاؾ متسعة عبر دابرة التقوٌم ماقبل الملؾ‪ ،‬وذلك لزٌادة فولتٌة‬
‫الخرج‪ ،‬أما عامل التموج فً دابرة الترشٌح فهو االحسن كما فً الشكل (ج)‪.‬‬
‫الشكل (ج)‬
‫‪12‬‬
‫د‪ -‬الشكل (د)‪ٌ :‬مكن استخدام مقاومة بدال من الملؾ الذي ٌكون حجمه كبٌرا وؼالٌا بالكلفة‪ ،‬وفً هذه‬
‫الحالة ستكون مقاومة خارج المرشح عالٌة‪ ،‬لذلك ٌستعمل هذا النوع من المرشح مع تٌارات ثابتة‬
‫وقلٌلة‪ .‬وهناك أمكا نٌة تسلسل مقاطع من هذه المرشحات مع بعضها البعض لنحصل على معامل‬
‫تموج افضل كما فً الشكل (د)‪.‬‬
‫الشكل (د)‬
‫‪ 7-1‬مضاعف الفولتٌة (‪)Voltage Multiplier‬‬
‫من تطبٌقات الثنابً مضاعؾ الفولتٌة‪ ،‬وهو عبارة عن مقومً فولتٌة أو اكثر‪ ،‬وٌقوم بانتاج فولتٌة‬
‫مستمرة تساوي اضعاؾ فولتٌة الداخل ( 𝑉‪ ،)3𝑉 ( ،)2‬أو ( 𝑉‪ ،)4‬وهكذا‪........‬‬
‫وٌستخدم هذا النوع من الدوابر فً التطبٌقات التً تحتاج إلى فولتٌة عالٌة وتٌار قلٌل مثل انبوبة االشعة‬
‫المهبطٌة (‪( )Cathode Ray Tube‬وهو صمام الصورة فً جهاز التلفزٌون)‪ ،‬وفً راسم االشارة‬
‫‪ Oscilloscope‬وفً عارضات الحاسبة االلكترونٌة‪.‬‬
‫‪ 8-1‬مضاعف الفولتٌة إلى الضعف (‪)Voltage Doubler‬‬
‫مضاعؾ الفولتٌة إلى ا لضعؾ نحصل علٌه من ربط ثنابٌٌن معا عند مرور النصؾ السالب من‬
‫اشارة الدخل ٌنحاز ( 𝐷) أمامٌا و ( 𝐷( ٌنحاز عكسٌا‪ ،‬فتنشحن المتسعة ( 𝐶) إلى الفولتٌة العظمى‬
‫( 𝑉) وبالقطبٌة المبٌنة بالشكل (‪.)10-1‬‬
‫‪Vi‬‬
‫شكل ‪10-1‬مضاعف الفولتٌة إلى الضعف‬
‫وعند وصول النصؾ الموجب من اشارة الدخل ٌكون ( 𝐷) منحازا عكسٌا و( 𝐷) منحازا‬
‫أمامٌا‪ .‬وبما ان المصدر والمتسعة ) 𝐶( مربوطان على التوا لً لذلك ستنشحن المتسعة ( 𝐶) إلى ( 𝑉‪(2‬‬
‫اي ضعؾ الفولتٌة الداخلة‪ .‬ان الفولتٌة على مقاومة الحمل ( 𝑅 )هً ( 𝑉‪ ،)2‬وهذا ٌعنً ا ن فولتٌة‬
‫ال خرج هً ضعؾ فولتٌة الدخل للدابرة‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫‪ 9-1‬مضاعف الفولتٌة إلى ثالث مرات (‪)Voltage Tripler‬‬
‫عنددد اض دافة ثن دابً اخددر ومتسددعة إلددى الدددابرة الس دا بقة نحصددل علددى تكبٌددر فولتٌددة ثالثددة اضددعاؾ‬
‫(‪ .)Voltage Tripler‬ان الثن دابٌٌن األولٌددٌن ٌعمددال ن عمددل مض دا عؾ فولتٌددة إلددى ا لضددعؾ وعنددد مجددًء‬
‫النصؾ السالب من الموجة سٌكون ( 𝐷) منحازا أمامٌا وهذا ٌعمل على شحن ( 𝐶) إلى ( 𝑉‪ )2‬بالقطبٌة‬
‫المبٌنة بالشكل (‪ .)11-1‬خرج الدا برة ٌؤخذ على اطراؾ ( 𝐶) و( 𝐶)‪.‬‬
‫شكل ‪ 11-1‬مضاعف فولتٌة ثالثة اضعاف‬
‫‪ 10-1‬مضاعف الفولتٌة إلى اربع مرات ( ‪)Voltage Quadrupler‬‬
‫وهو عبارة عن اربع منظومات متسلسلة‪ ،‬الثالثة األولى منها تمثل مضاعؾ فولتٌة إلى (‪)3‬‬
‫اضعاؾ‪ ،‬واضافة الثنابً الرابع ( 𝐷) إلى الدابرة الكلٌة ٌتكون مضا عؾ فولتٌة إلى اربعة اضعاؾ وكما‬
‫مبٌن بالشكل (‪ .)12 -1‬اي ان فولتٌة الخارج هنا تساوي (‪ )4‬اضعاؾ فولتٌة الداخل‪.‬‬
‫شكل ‪ 12-1‬مضاعف الفولتٌة (‪ )4‬اضعاف‬
‫وٌمكن اضا فة عدد ؼٌر محدد من المقا طع للحصول على مضا عؾ فولتٌة لـ (س) من المرات‬
‫ولكن فً هذه الحا لة سٌكون تنظٌم الفولتٌة (‪ )Voltage Regulation‬ردٌبا ً‪.‬‬
‫‪ 11-1‬دائرة تقلٌم (قطع أو تحدٌد) الموجة ‪Clipper‬‬
‫تستعمل دابرة القطع فً تطبٌقات الكترونٌة كثٌرة مثل الرادار والحاسبات وؼٌرها‪ ،‬حٌث نحتاج‬
‫إلى ازالة فولتٌة االشارة فوق أو تحت مستوى معٌن‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12-1‬تقلٌم الموجة المنحاز ( ‪)Biased clipper‬‬
‫ٌمكن ا لحصول على مستوى تحدٌد باألتجاه الموجب أو السالب وذلك باستخدام المحدد المنحاز‬
‫(‪ .)Biased Clipper‬وفً الدابرة الموضحة بالشكل (‪ٌ )13 -1‬كون الثنابً فً حالة أنحٌاز فقط اذا‬
‫كا نت فولتٌة اإلدخال أكبر من ‪( V‬فولتٌة البطارٌة)‪.‬‬
‫أما عندما تقل فولتٌة اإلدخال عن ‪ٌ V‬صبح الثنابً دابرة مفتوحة (‪ )Open‬النه سٌكون منحازا‬
‫عكسٌا‪ ،‬فٌظهر النصؾ السالب على طرفً مقاومة الحمل كامال‪.‬‬
‫أنواع التقلٌم ‪-:‬‬
‫‪ )1‬الموجب (التقلٌم الموجب)‬
‫‪𝑉 =𝑉 −𝑉 – V‬‬
‫شكل ‪ 13-1‬دائرة تقلٌم منحازة نوع موجب‬
‫‪ ) 2‬السالب (التقلٌم السالب)‬
‫أما الدابرة الموضحة بالشكل (‪ ،)14 -1‬فتبٌن دابرة تقلٌم منحازة باألتجاه السالب‪.‬عندما تكون‬
‫فولتٌة اإلدخال ( 𝑉) اكثر سالبٌة )‪ٌ ،)–V‬كون الثنابً فً حالة توصٌل لذلك نحصل على فولتٌة خرج‬
‫مقدارها (‪ )–V‬على اطراؾ مقاومة الحمل‪ ،‬وتبقى هذه الحالة طالما ا ن فولتٌة اإلدخال اكثر‬
‫سالبٌة من (‪.)–V‬‬
‫‪𝑉 = −𝑉 + 𝑉 + V‬‬
‫شكل ‪ 14-1‬مقلم منحاز باألتجاه السالب‬
‫‪15‬‬
‫‪ )3‬اىزقييٌ اىَرمت‬
‫ٌمكن الحصول على خصابص دابرة التقلٌم الموجب و التقلٌم السالب بجمع الدابرتٌن معا وكما‬
‫موضح بالشكل (‪ . )15-1‬نحصل على اشارة خارجة تشبه موجة مربعة‪.‬‬
‫للجزء الموجب‬
‫للجزء السالب‬
‫شكل ‪ 15-1‬التقلٌم المر ّكب‬
‫‪16‬‬
‫‪=𝑉 −𝑉 – V‬‬
‫𝑉‬
‫‪= −𝑉 + 𝑉 + V‬‬
‫𝑉‬
‫اسئيخ اىفظو األوه‬
‫‪ -1‬مم ٌتكون مقوم نصؾ الموجة؟ وما مبدا عمله؟‬
‫‪ -2‬ما انواع مقومات الموجة الكاملة؟ وكٌؾ ٌكون شكل موجة االخراج فً موحد موجة كاملة قٌاسا‬
‫بشكل موجة االخراج فً موحد نصؾ موجة؟‬
‫‪ -3‬اي المقومات اكثر شٌوعا ولماذا؟‬
‫‪ -4‬كٌؾ ٌتم تقلٌل المركبة المتناوبة لموجة الخارج فً دابرة ا لتقوٌم نصؾ موجة؟ وضح ذلك‪.‬‬
‫‪ -5‬عدد انواع المرشحات مع بٌان مزاٌا كل نوع‪.‬‬
‫‪ - 6‬اي المرشحات االكثر شٌوعا وهل ٌجب زٌادة مقاطع الترشٌح إلى ا كثر من مقطعٌن؟‬
‫‪ -7‬ماذا ٌقصد بمضاعؾ الفولتٌة؟ اذكر انواعه ومزاٌا كل نوع؟‬
‫‪ -8‬هل ٌمكن مضاعفة الفولتٌة إلى عدد ؼٌر معروؾ من المرات؟ وما هً عٌوب هذه الطرٌقة؟‬
‫‪ -9‬ماذا ٌقصد بتقلٌم الموجة؟ وفً اي الدوا بر تستخدم هذه العملٌة؟‬
‫‪ -10‬عدد انواع دوابر تقلٌم الموجة مع ذكر مزاٌا كل نوع‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫اىفظو اىثبني‬
‫انىاع اىثنبئيبد واسزخذاٍبرهب‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل إلى التعرؾ على انواع الثنابٌات‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ :‬بعد انتهاء هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫ٌدرس الثنابً السعوي وتطبٌقاته العملٌة‪ ،‬خصابصه و تركٌبه وطرٌقة ربطه بالدابرة‪.‬‬
‫ٌفهم الثنابً البا عث للضوء (‪ ،)LED‬تركٌبه‪ ،‬خصابصه وطبٌقاته العملٌة‪.‬‬
‫ٌدرك الثنابً الضوبً (‪ ،)Photo diode‬تركٌبه وخواصه وتطبٌقاته العملٌة فضال عن دراسة‬
‫الخلٌة الشمسٌة‪.‬‬
‫ٌعرؾ خواص وتركٌب عمل الثنابً اللٌزري وتطبٌقاته‪ ،‬العملٌة فً الدوابر االلكترونٌة وفً‬
‫االجهزة‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫اىفظو اىثبني‬
‫انىاع اىثنبئيبد واسزخذاٍبرهب‬
‫‪ 1-2‬تمهٌد‬
‫ان خواص الثنابً الال خطٌة جعلته مفٌدا فً كثٌر من التطبٌقات االلكترونٌة‪ ،‬مثل التقوٌم‬
‫والكشؾ وفً الدوابرالمنطقٌة (‪ ،)Logic Circuits‬وهناك ثنابٌات اخرى شبه موصلة لها تطبٌقاتها‬
‫الخاصة‪ ،‬وٌوضح الشكل (‪ )1-2‬بعض منها‪.‬‬
‫شكل ‪ 1-2‬انواع الثنائٌات‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫انضُبئ‪ ٙ‬انسعٕ٘ ‪.Varactor Diode‬‬
‫انضُبئ‪ ٙ‬انضٕئ‪.Light Emitting Diode ٙ‬‬
‫انضُبئ‪ ٙ‬ا نًسزقجم نهضٕء ‪.Photo Diode‬‬
‫انضُبئ‪ ٙ‬انه‪ٛ‬ضس٘ ‪.Laser Diode‬‬
‫كما ان ثنابً الزٌنر الذي تم دراسته فً المرحلة السابقة‪ ،‬فٌعتبر من اهم انواع الثنابٌات‬
‫المستخدمة فً التطبٌقات االلكترونٌة‪ ،‬حٌث ٌعمل كمرجع لفرق الجهد )‪،)Voltage Reference‬‬
‫أو كمنظم )‪ )Regulator‬لفرق الجهد‪.‬‬
‫‪ 2-2‬اىثنبئي اىسؼىي ‪Varactor Diode‬‬
‫الثنابً السعوي وٌسمى اٌضا ( ‪ )varicap diode‬وتختصر إلى (‪ ،)varicap‬و تعنً متسعة‬
‫متؽٌرة (‪ٌ .)Variable Capacitance‬ستخدم الثنابً السعوي بكثرة فً دوابر االتصاالت الرقمٌة‪،‬‬
‫وفً اجهزة المذٌاع‪ ،‬واجهزة استقبال المحطات الفضابٌة التً تقوم بالبحث عن المحطات بصورة‬
‫تلقابٌة‪ ،‬والشكل (‪ٌ )2-2‬وضح الثنابٌات السعوٌة‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫شكل ‪ 2-2‬الثنائٌات السعوٌة‬
‫‪ 1-2-2‬مبدأ عمل الثنائٌات السعوٌة‬
‫ان مبداعمل الثنابً السعوي مشابه لعمل المتسعة‪ ،‬فكما علمت ان المتسعة عبارة عن لوحٌن‬
‫ٌفصلهما عا زل حٌث تعتمد قٌمة سعة المتسعة على ثالثة عوأمل هً‪ :‬مساحة اللوح الموصل (‪،)A‬‬
‫والمسافة بٌن الموصلٌن (‪ ،)d‬ونوع المادة العازلة (‪ )€‬كما موضح بالعالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪(1-2‬‬
‫‪……..‬‬
‫‪𝐴€‬‬
‫𝑑‬
‫=𝐶‬
‫وٌمكن التحكم بسعة ا لمتسعة بتؽٌٌر احدى هذه المتؽٌرات‪ ،‬والطرٌقة المعتادة هً تؽٌٌر المسافة بٌن‬
‫الموصلٌن‪ ،‬والشكل (‪ٌ ) 3-2‬وضح لوحً متسعة مشحونٌن‪.‬‬
‫شكل ‪ 3-2‬لوحً متسعة مشحونة‬
‫ْزِ انؾبنخ يشبثٓخ نًب ‪ٚ‬ؾذس نهذا‪ٕٚ‬د ف‪ ٙ‬ؽبنخ األَؾ‪ٛ‬بص انعكس‪ ،ٙ‬ف‪ ٙ‬يُطقخ األسزُضاف‬
‫(ْ‪ ٙ‬انز‪ ٙ‬رعذ يُطقخ عب صنخ ث‪ ٍٛ‬يٕصه‪ ْٙٔ ،)ٍٛ‬انًزسعخ‪ ،‬فعُذ رغ‪ٛٛ‬ش انغٓذ انعكس‪ ٙ‬انًسهظ عه‪ٓٛ‬ب‪ ،‬فبٌ‬
‫عشض ْزِ ا نًُطقخ سٕف ‪ٚ‬زغ‪ٛ‬ش رجعب نزغ‪ٛ‬ش ق‪ًٛ‬خ انغٓذ‪ ،‬فززغ‪ٛ‬شسعخ انًزسعخ انُب رغخ عٍ ٔعٕد يٕصه‪ٍٛ‬‬
‫(انغضء انسبنت ٔانغضء انًٕعت)‪ٔ ،‬انعبصل ث‪ًُٓٛ‬ب (يُطقخ األسزُضاف)‪ .‬كًب يج‪ ٍٛ‬ثبنشكم (‪.)4-2‬‬
‫‪20‬‬
‫بطارٌة‬
‫شكل ‪ 4-2‬الثنائً فً حالة أنحٌاز عكسً‬
‫تمت االستفادة من هذه الخاصٌة اعاله بتصنٌع ثنابً خاص ٌسمى ثنا بً سعوي‪ ،‬والشكل (‪)5 -2‬‬
‫ٌوضح الرمز العام لهذا الثنابً‪،‬حٌث ٌعمل فً حالة األنحٌاز ا لعكسً كمتسعة متؽٌرة ٌمكن التحكم‬
‫بقٌمة سعة هذه المتسعه‪ ،‬عن طرٌق التحكم بالجهد العكسً الواقع علٌه‪.‬‬
‫شكل ‪ 5-2‬الرمز العام للثنائً السعوي‬
‫‪ 2-2-2‬فىىزيخ األنييبز ىيثنبئي اىسؼىي‬
‫ٌعمل الثنابً السعوي عاد ًة بفولتٌة أنحٌاز عكسً تتراوج بٌن (‪ )2-20‬فولت أو اكثر‪ ،‬وقد تصل‬
‫فً بعض االنواع إلى (‪ )60‬فولت‪ .‬وبذلك فانه ٌمكن استخدام هذا النوع من الثنا بً كمتسعة تتؽٌر‬
‫قٌمتها كهربابٌا ولٌس مٌكانٌكٌا كما هو الحال فً المتسعات المتؽٌرة االعتٌادٌة‪.‬‬
‫‪ 3-2-2‬اسزخذاٍبد اىثنبئي اىسؼىي‬
‫من اهم استخدامات الثنابً هو‪ :‬فً التولٌؾ دوابر الرنٌن (‪ )Tuning‬ذات التردد العالً‪،‬‬
‫و ٌستعمل فً بعض المكبرات الخاصة‪ .‬ومن الجدٌر بالذكر انه باألمكان استخدام الثنابً العادي كثنابً‬
‫سعوي‪ ،‬وذلك فً أنحٌازه العكسً‪...‬الخ أما السعة التً ٌمكن الحصول علٌها من الثنابً المنحاز عكسٌا‬
‫فتتراوج بٌن بٌكو فاراد واحد إلى عشرات البٌكو فاراد‪.‬‬
‫وكما ان للمتسعة فً الثنابً فا بدة كبٌرة‪ ،‬وذلك عند استعمال الثنا بً كمتسعة متؽٌرة‪ ،‬فان لها ضررا‬
‫فً التطبٌقات االخرى كالكشؾ والتقوٌم‪...‬الخ وخا ً‬
‫صة فً الدوابر المنطقٌة أو الدوابر ذات الترددات‬
‫العالٌة‪ ،‬اذ تجد االشارة ذات التردد العالً فً متسعة الثنابً طرٌقا سهال للعبور‪ ،‬فٌعجز الثنابً عن‬
‫اداء وظٌفته‪ ،‬ولذلك تستعمل فً الترددات العالٌة ثنابٌات خاصة ذات سعة صؽٌرة‪ .‬والشكل (‪)6 -2‬‬
‫ٌوضح دا برة رنٌن تستخدم الداٌود السعوي لعملٌة التنؽٌم‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫‪C2‬‬
‫‪L1‬‬
‫شكل ‪ 6-2‬دائرة الكترونٌة تستخدم الثنائً ا لسعوي فً عملٌة التنغٌم‬
‫‪ 4-2-2‬خظبئض اىثنبئي اىسؼىي‬
‫ان من اهم خصابص الثنا بً هً مدى التؽٌٌر بالسعة التً ٌمكن الحصول علٌها منه‪ ،‬فعند اختٌار‬
‫الثنابً السعوي ٌجب ان ٌكون مدى تؽٌٌرالسعة له ٌناسب مدى تؽٌٌر الفولتٌة المسلطة علٌه‪ ،‬حٌث ٌمثل‬
‫الحد اال على للفولتٌة هو اعلى فولتٌة أنحٌاز عكسً الواجب عدم اجتٌازها واال سوؾ ٌنهار الثنابً‪.‬‬
‫‪ 3-2‬اىثنبئي اىجبػث ىيضىء (‪(Light Emitting Diode) )LED‬‬
‫فً الشكل (‪ )7-2‬الذي ٌوضح انواع الثنابٌات المشعة للضوء‪ ،‬حٌث تعتمد فكرة االنبعاث الضوبً‬
‫على حقٌقة انبعاث اشعاعات كهرومؽناطٌسٌة عند االنتقال من مستوى طاقة عالٌة إلى مستوى طاقة اقل‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-2‬ا نواع الثنائٌات الباعثة للضوء‬
‫وعند تسلٌط أنحٌاز أمامً على الثنابً‪ٌ ،‬سري تٌار فٌه نتٌجة االلتحأم الناتج عن حركة‬
‫األلكترونات من الجهة السالبة إلى الجهة الموجبة‪ ،‬وحركة الفجوات من الجهة الموجبة إلى الجهة‬
‫السالبة‪ ،‬واثناء انتقال هذه الشحنات تطلق طاقة نتٌجة التحأم االلكترون مع الفجوة‪.‬‬
‫هذه الطا قة تكون بشكل حرارة فً ثنابٌات الجرمانٌوم والسٌلٌكون‪ ،‬لكن عند استخدام اشباه‬
‫موصالت اخرى‪ ،‬مثل (زرخنٌد الؽالٌوم ‪ ،)Gallium Arsenide‬تكون الطاقة ا لمتولدة على شكل‬
‫فوتونات ضوبٌة كما موضح بالشكل (‪.)8-2‬‬
‫‪22‬‬
‫شكل ‪ 8-2‬التحأم ا لكترون بفجوة ٌولد فوتونات‬
‫وٌسمى الثنابً الباعث للضوء احٌانا بمصباح الحالة الصلبة (‪ ،)Solid State Lamp‬وتكون هذه‬
‫الثنابٌات متوفرة بالوا ن مختلفة حسب مادة شبه الموصل المستعمل‪ .‬فزرخنٌد الؽالٌوم ‪ٌ GaAs‬نتج‬
‫شعا ع ؼٌر مربً وهً االشعة تحت الحمراء (‪ ،)Infrared‬بٌنما تنتج مادة زرخنٌد‪ -‬فوسفٌد الؽالٌوم‬
‫‪ - GaAsP‬اللون االحمر أو البرتقالً‪ ،‬أما فوسفٌد الؽالٌوم ‪ GaP‬فٌنتج اللون االصفر أو االخضر‪.‬‬
‫وتسمى هذه المجموعة باشباه الموصالت المركبة‪ ،‬والشكل (‪ٌ )9-2‬وضح بعض الوان هذه الثنابٌات‪.‬‬
‫شكل ‪ 9-2‬الوان الثنائً الباعث للضوء‬
‫‪ 1-3-2‬خصائص الثنائً الباعث للضوء‬
‫ان اضاءة هذه الثنابٌات تزداد بزٌادة التٌار األمامً الساري فٌه‪ ،‬وهناك انواع من الثنابٌات‬
‫ٌتؽٌر لونها مع شدة التٌار‪.‬‬
‫ان خواص هذه الثنابٌات تشبه خواص الثنابً االعتٌادي اال ان فرق الجهد فً الثنابً الضوبً‬
‫فً األنحٌاز األمامً ٌزٌد عن (‪ )1‬فولت‪ .‬وٌتراوح قٌمة األنحٌاز األمامً بٌن (‪ )1.2V‬و (‪)3.2V‬‬
‫حسب انواع الثنابً بٌنما عامل قٌمة الجهد العكسً بٌن )‪ )3V‬و (‪ ،)10V‬وتعد هذه الجهود صؽٌرة‬
‫لذلك فان هذا الثنا بً سرٌع التلؾ اذا زاد الجهد الواقع علٌه عن الحد المسموح به‪ .‬ولحماٌته من التلؾ‬
‫ال بد من توصٌل مقاومة (‪ )R‬على التوالً معه لضمان عدم زٌادة التٌار المار فٌه عن الحد المسموح به‬
‫كما‪ ،‬موضح بالشكل (‪ )10-2‬ومن ممٌزاته ٌشع ضوء بفولتٌة دخل قلٌلة جدا‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫شكل ‪ 10-2‬مقاومة تحدٌد التٌار للثنائً الباعث للضوء‬
‫مثال (‪)1-2‬‬
‫ٌحتاج ثنابً با عث للضوء إلى تٌار مقداره (‪ )20 mA‬لكً ٌعمل‪ ،‬احسب قٌمة المقاومة الالزمة‬
‫لحماٌته علما انه ٌستهلك (‪ )2V‬اذا كا نت فولتٌة الداخل تساوي (‪.)5 V‬‬
‫‪= 150 Ω‬‬
‫=‬
‫=‬
‫𝑽‬
‫𝑽‬
‫=‪R‬‬
‫‪ 2-3-2‬استخدامات الثنائً الباعث للضوء‬
‫ٌستخدم الثنابً ا لمشع للضوء كمصباح بٌا ن فً معظم االجهزة االلكترونٌة‪ ،‬ومن اهم استخداماته‬
‫فً لوحة العرض ذات الشرابح السبع (‪ ،)7- segment display‬حٌث ٌتم توصٌل سبع موحدات‬
‫ضوبٌة لتشكٌل الرقم ‪ ،8‬حٌث ٌمكن تولٌد اي رقم من ‪ 0‬إلى ‪ 9‬باضاءة بعض الوحدات المشكلة لذلك‬
‫الرقم كما موضح بالشكل (‪.)11-2‬‬
‫شكل ‪ 11-2‬وحدة العرض ذات الشرائح السبع)‪(7- segment display‬‬
‫أما الثنابً البا عث للضوء ؼٌر ا لمربً فمن تطبٌقا ته ٌستعمل فً اجهزة االنذار عن اللصوص‬
‫ومجاالت اخرى تتطلب االشعاع ؼٌر المربً‪ .‬ا ن مٌزة ثنابً (‪ )LED‬عن المصباح هً طول العمر‬
‫وصؽر الفولتٌة (‪ 2-1‬فولت)‪ ،‬وسرعة الفتح والؽلق (بضع نانو ثانٌة)‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫‪ 4-2‬اىثنبئي اىضىئي (‪)Photo Diode‬‬
‫ٌعد الثنابً الضوبً احد انواع الكواشؾ الضوبٌة‪ ،‬له القا بلٌة على تحوٌل الضوء إلى تٌار أو‬
‫فولتٌة‪ .‬واساس عمل هذا الثنابً هو استعمال الضوء فً اٌصالٌة بعض المواد الشبه موصلة والتً‬
‫احداها الثنابً الضوبً‪ ،‬لذلك فهو ٌستخدم بشكل واسع فً صناعة االلكترونٌات‪ .‬والشكل (‪)12-2‬‬
‫ٌوضح الرمز العام لهذا الثنابً‪.‬‬
‫شكل ‪ 12-2‬الرمز العام للثنائً الضوئً‬
‫‪ 1-4-2‬ررميت اىثنبئي اىضىئي‬
‫ان مبدا عمل الثنابً االعتٌادي ‪ٌ p-n‬ستخدم كاساس لعمل الثنابً الضوبً‪ ،‬لكن من المفضل‬
‫استخدام وصلة )‪ )p-i-n‬لهذا الثنا بً‪ .‬وعند تصنٌع الثنابً تضاؾ طبقة شوا بب سمٌكة مابٌن وصلة ‪p-‬‬
‫‪ .n‬وقد تكون هذه الطبقة عبارة عن شوابب بالكامل أو عالٌة التشوٌب‪ .‬ان من اهم متطلبات عمل‬
‫الثنابً هو تأمٌن وصول اعلى حد ممكن من الضوء لمنطقة الشوابب ومن ا جل تحقٌق ذلك توضع‬
‫الموصالت الكهربا بٌة على جانب الثنابً و نافذة شفافة منفذة للضوء هذا ٌسمح ألكبر كمٌة ممكنة من‬
‫الضوء من الوصول إلى المنطقة الفعالة‪.‬‬
‫ٌراعى اختٌار سمك طبقة الشوابب ان ٌكون مناسبا‪ ،‬فاٌة زٌادة فً السمك فوق الحد المعتاد تقلل‬
‫من سرعة اداء الثنابً‪ ،‬وعامل ا لسرعة مطلوب وحٌوي فً معظم التطبٌقات اإللكترونٌة‬
‫والشكل (‪ٌ ) 13 -2‬وضح تركٌب الثنابً الضوبً‪.‬‬
‫شكل ‪ 13-2‬التركٌب الداخلً للثنائً الضوئً (‪)Photo Diode‬‬
‫‪25‬‬
‫‪ 2-4-2‬خظبئض اىثنبئي اىضىئي‬
‫ٌعمل الثنابً فً األنحٌاز العكسً‪ ،‬وفً حا لة عدم وجود ضوء تكون منطقة األستنزاؾ خالٌة من‬
‫حوأمل التٌار فال ٌسري تٌار خالل الثنابً‪ ،‬وعند دخول الضوء إلى منطقة الشوابب فإنه ٌصٌب ذرة‬
‫فً التركٌب ا لبلوري وٌحرر الكترونا وبهذه الطرٌقة تتكون ازواج من الكترون‪ -‬فجوة داخل منطقة‬
‫األستنزاؾ وبذلك تتحرك األلكترونات إلى جهة‪ ،‬والفجوات إلى الجهة المعاكسة بتاثٌر من المجال‬
‫الكهربابً خالل طبقة الشوابب وٌالحظ سرٌان تٌار قلٌل‪ .‬ان كمٌة التٌار تتناسب مع كمٌة الضوء‬
‫الساقط على منطقة األستنزاؾ‪ ،‬اذ كلما ازدادت كمٌة الضوء ازدادت ازواج األلكترونات‪ ،‬والفجوات‬
‫المتحررة‪ ،‬وبالتالً ٌزداد التٌار‪.‬‬
‫ان زٌادة األنحٌاز العكسً للثنا بً ٌتسبب فً زٌادة المنطقة الفعالة للثنابً الضوبً‪ ،‬وٌزٌد ما‬
‫ٌسمى (بتٌار الضوء) )‪.)Photo Current‬‬
‫‪ 3-4-2‬اىخييخ اىضىئيخ )‪)Photovoltaic Mod‬‬
‫تحدث نمط الخلٌة الضوبٌة )‪ )Photovoltaic Mode‬عندما تكون فولتٌة األنحٌاز المسلط على‬
‫الثنابً صفر فولت ٌتحدد سرٌان تٌار الضوء )‪ )Photo Current‬فً الدا برة وتزداد الفولتٌة‪.‬‬
‫ٌصبح الثنابً منحازا أمامٌا وٌبدا ما ٌسمى (بتٌار الظالم) (‪ )Dark Current‬بالسرٌان خالل‬
‫الموصل وٌكون اتجاهه معاكسا التجاه تٌار الضوء (‪ ،)Photo Current‬وهنا ٌحدث (تاثٌر الخلٌة‬
‫الضوبٌة) وهً اساس عمل الخالٌا الشمسٌة‪ .‬ولذلك ٌمكن بناء خلٌة شمسٌة باستخدام عدد كبٌر من‬
‫الثنابٌات الضوبٌة‪ .‬تصنع الثنابٌات المخصصة الؼراض الخالٌا الشمسٌة بحجم أكبر‪ ،‬وذلك لزٌادة‬
‫المنطقة الفعالة‪ ،‬وبالتالً الحصول على تٌار أكبر‪ ،‬وعند عدم تعرٌض الثنا بً للضوء فانه ٌعمل كثنابً‬
‫اعتٌادي‪ ،‬والشكل (‪ٌ )14-2‬وضح الخلٌة الشمسٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 14-2‬الخلٌة الشمسٌة‬
‫‪26‬‬
‫ان المواد المصنع منها الثنابً هً التً تحدد خصابصه الحساسة مثل طول الموجة التً‬
‫ٌستجٌب لها الثنا بً ونسبة الضوضاء ٌعدان عامالن حاسمان على اساسهما تحدد المواد التً ٌصنع‬
‫منها الثنابً الضوبً‪ ،‬والشكل (‪ٌ ) 15-2‬وضح مخطط لخلٌة شمسٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 15-2‬مخطط كتلوي لخلٌة شمسٌة‬
‫‪ 4-4-2‬اسزخذاٍبد اىثنبئي اىضىئي‬
‫ٌستخدم الثنابً الضوبً بشكل واسع فً التطبٌقات األلكترونٌة‪ ،‬فهو ٌستخدم فً مشؽل االقراص‬
‫المضؽوطة‪ ،‬ومشؽل األقراص (‪ ،)DVD‬وفً سواقة القرص المضؽوط فً الحاسوب‪ ،‬كما وٌستعمل‬
‫فً أنظمة األتصاالت البصرٌة‪ ،‬و كواشؾ االشعاع‪.‬‬
‫‪ 5-2‬ثنبئي اىييسر (‪)Laser Diode‬‬
‫تستخدم ثنابٌات اللٌزر على نطاق واسع األن‪ ،‬ان مٌزة اللٌزر عن سواه تكمن فً اتجاهٌته‬
‫العالٌة ‪ ،‬فهو مصدر لضوء متماسك (‪ )Coherent‬وذو قدرة عالٌة جدا‪ ،‬ومن صفاته اٌضا ان سرعة‬
‫الفتح والؽلق ( ‪ )Switching‬تكون عالٌة‪ ،‬وهذا ٌجعله مناسبا الستخدامه فً األتصاالت البصرٌة‪.‬‬
‫ٌقوم ا للٌزر بتولٌد نوع ممٌز من ا لضوء ٌختلؾ فً خصابصه عن الضوء الطبٌعً الذي نحصل‬
‫علٌه من الشمس والنجوم‪ ،‬والضوء األصطناعً الصادر من المصابٌح الكهربابٌة‪ .‬وسٌتم دراسة‬
‫خصابص أشعة اللٌزر فً الفصل الثالث عشر‪ ،‬والشكل (‪ٌ )16 -2‬وضح الثنابً اللٌزري‪.‬‬
‫شكل ‪ 16-2‬ثنائى اللٌزر‬
‫‪27‬‬
‫اسئلة الفصل الثانً‬
‫‪ -1‬ما وجه الشبه بٌن المتسعة والثنابً السعوي؟ أشرح ذلك مع الرسم‪.‬‬
‫‪ -2‬كٌؾ ٌمكن التحكم بسعة الثنابً السعوي؟‬
‫‪ -3‬ما اهمٌة الثنابً السعوي فً دوابر التنؽٌم؟وضح ذلك‪.‬‬
‫‪ -4‬على اٌة حقٌقة ٌعتمد مبدا عمل الداٌود المشع للضوء ‪LED‬؟‬
‫‪ -5‬كٌؾ تحصل على الوان مختلفة للثنابٌات البا عثة للضوء؟‬
‫‪ -6‬ما خصابص ثنابً ‪ ،LED‬وكٌؾ ٌتم الحفاظ علٌه من التلؾ؟‬
‫‪ -7‬ا ٌن ٌستخدم ثنابً ‪ ،LED‬وما هً تطبٌقاته؟‬
‫‪ -8‬ما هو تركٌب الثنابً الضوبً ‪photo diode‬؟ وما الشروط الواجب توفرها لعمل هذا‬
‫الثنابً؟‬
‫‪ -9‬باٌة طرٌقة ٌؤثر زٌادة سمك منطقة الشوابب فً الثنابً الضوبً ‪photo diode‬؟‬
‫‪ -10‬فً اي أنحٌاز ٌعمل الثنابً الضوبً؟وما هً عالقة كمٌة الضوء الساقط علٌه بالتٌار؟‬
‫‪ -11‬عرؾ الخلٌة الشمسٌة وأشرح حسب اي مبدا هً تعمل‪.‬‬
‫‪ - 12‬ا ٌن ٌستخدم الثنابً الضوبً ‪ Photo Diode‬فً التطبٌقات العملٌة؟‬
‫‪ -13‬عرؾ تٌار الظالم‪ ،‬وأشرح كٌؾ ٌحصل‪.‬‬
‫‪ -14‬ما الخلٌة الضوبٌة؟ وما تاثٌرها؟ وكٌؾ ٌمكن ا ن ٌحصل هذا التاثٌر؟‬
‫‪28‬‬
‫اىفظو اىثبىث‬
‫الترانزستور ثنائً القطبٌة‬
‫االهداف‪:‬‬
‫اىهذف اىؼبً‪ٓٚ :‬ذف ْزا انفصم إنٗ انزعشف عهٗ إَع انزشاَضسزٕساد ٔاسزعًبالرٓب‬
‫االهذاف اىخبطخ‪:‬‬
‫ثعذ اكًبل ْزا انفصم سٕف ‪ٚ‬كٌٕ انطبنت قبدسا عهٗ اٌ‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪ٚ‬زعشف عهٗ رشك‪ٛ‬ت انزشاَضسزٕس ‪.PNP,NPN‬‬
‫‪ٚ‬فٓى ششٔط عًم انزشاَضسزٕس‪.‬‬
‫‪ٚ‬زعشف عهٗ يعبيالد انزشاَضسزٕس‪.‬‬
‫‪ٚ‬ؾم اسئهخ عبيخ ؽٕل ْزا انًٕضٕع‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫اىفظو اىثبىث‬
‫الترانزستور ثنائً القطبٌة‬
‫)‪)Bipolar Junction Transistor‬‬
‫‪ 1-3‬رَهيذ‬
‫أكتشؾ العالمان باردٌن وبراتن سنة ‪ 1947‬انه لو وصل ثنابً منحاز أمامٌا مع ثنابً اخر‬
‫منحاز عكسٌا بشرط ان ٌكون احد نوعً ا لجهتٌن مشتركة بٌن الثنابٌٌن‪ ،‬فاننا نحصل على عنصر‬
‫الكترونً جدٌد اطلق علٌه اسم (‪ )Transfer Resistor‬ومعناها (مقاوم األنتقال)‪ ،‬وأختصر إلى‬
‫(‪ .)Transistor‬وٌ عد الترا نزستور من األختراعات المهمة فً عالم األلكترونٌات‪ ،‬فال تخلو اي دابرة‬
‫الكترونٌة منه‪ ،‬فهو ٌوجد فً دوابر المكبرات‪ ،‬والمذبذبات والحاسبات‪ ،‬ودوابر األتصاالت‪ ،‬والشكل‬
‫(‪ٌ )1-3‬وضح انوا ع مختلفة من الترانزستورات‪.‬‬
‫ومن اهم استخدامات الترانزستور هً‪:‬‬
‫‪ٌ -1‬ستخدم الترا نزستور كمفتاح‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬ستخدم الترا نزستور كمكبر لالشارات الصؽٌرة‪.‬‬
‫شكل ‪ 1-3‬انواع مختلفة من الترانزستورات‬
‫‪30‬‬
‫‪ 2-3‬ررميت اىزرانسسزىر وأطرافه‬
‫ٌتكون الترا نزستور من بلورة سلٌكون‪ ،‬أو جرمانٌوم ذات ثالث طبقات ٌكون فٌها نوع الطبقه‬
‫الوسطى عكس نوع الطبقتٌن األخرٌتٌن فإذا كانت‪:‬‬
‫أ ‪ -‬الطبقة الوسطى سالبة (‪ )n‬فتكون محا طة بطبقتٌن من المادة ذات النوع الموجب (‪ )p‬وٌعرؾ‬
‫الترا نزستور حٌنب ٍذ بالنوع (‪.)pnp‬‬
‫ب ‪ -‬واذا كانت المادة من نوع موجب (‪ )p‬موضوعة بٌن طبقتٌن من نوع سالب ‪ٌ ،n‬كون‬
‫الترا نزستور من نوع (‪ .)npn‬وفً كال النوعٌن أطراؾ الترانزستور هً ‪-:‬‬
‫‪ -1‬القاعدة (‪ :)Base‬وهً منطقة مركزٌة تقع بٌن وصلتٌن من نفس النوع‪ ،‬وتكون خفٌفة التطعٌم‬
‫ورقٌقة وتقوم بتمرٌر معظم األلكترونات إلى الجامع‪.‬‬
‫‪ -2‬الباعث)‪ :)Emitter‬وٌمٌز بسهم الذي ٌشٌر اتجاهه إلى اتجاه التٌار ا لحقٌقً وٌطعم بؽزارة‪،‬‬
‫ووظٌفته بعث األلكترونات إلى القاعدة‪.‬‬
‫‪ -3‬الجامع )‪ :)Collector‬وٌمثل الطرؾ الثالث من الترانزستور‪ ،‬وٌكون متوسط التطعٌم‪ ،‬وسمً‬
‫بهذا االسم النه ٌقوم بجمع األلكترونات من القاعدة‪ .‬والشكل (‪ٌ )2-3‬وضح اجزاء نوعً‬
‫الترانزستور‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-3‬أطراف الترانزستور(‪ )npn, pnp‬والرمزالعام لهما‬
‫‪31‬‬
‫‪ 3-3‬شروط ػَو اىزرانسسزىر‬
‫ٌجب توفر شرطٌن لكً ٌعمل الترا نزستور وهما‪:‬‬
‫‪ٌ -1‬جب ان تزود الوصلة بٌن القاعدة والباعث باألنحٌاز األمامً‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬جب ان تزود الوصلة بٌن الجامع والقاعدة باألنحٌاز العكسً‪.‬‬
‫والشكل (‪ٌ ) 3-3‬وضح طرٌقة توصٌل الترا نزستور لتحقٌق هذٌن الشرطٌن‪.‬‬
‫‪-‬أ‪-‬‬
‫ب‪-‬‬‫شكل ‪ 3-3‬طرٌقة أنحٌاز الترانزستور (‪(npn, pnp‬‬
‫ففً الترانزستور )‪ )pnp‬مثال بعد ربط المصدرٌن‪ٌ ،‬عمل األنحٌاز األمامً على خفض جهد‬
‫الحاجز بٌن الباعث والقاعدة بمقدار ( 𝑉)‪ ،‬بٌنما ٌرتفع جهد الحاجز بٌن الجامع والقاعدة إلى ( 𝑉)‪،‬‬
‫الن األنحٌاز عكسٌا‪ ،‬فٌزداد تٌار الباعث وهو تٌار فجوات‪ ،‬أما القا عدة وهً سالبة هنا فتصنع عمدا‬
‫بسمك اقل وبذلك التجد الفجوات التً وصلت من الباعث إلى القاعدة األلكترونات الالزمة لاللتحأم‬
‫معها‪ ،‬فتنتشر نحو الجامع ا لذي ٌقوم بدوره بجمع معظم الفجوات‪.‬هذا بالنسبة للترانزستور (‪ )pnp‬أما‬
‫بالنسبة لترا نزستور من نوع (‪ )npn‬فان اقطاب المصدرٌن ( 𝑉 و 𝑉) ٌعكسان‪ ،‬وال ٌختلؾ عمل‬
‫الدابرة عن سابقتها سوى كون ان التٌار هنا هو تٌار الكترونات بدال من الفجوات‪ .‬ان نسبة ‪ 95%‬من‬
‫فجوات البا عث تذهب للعبيع وال ٌذهب للقا عدة سوى ‪ 5%‬منها‪.‬‬
‫‪32‬‬
‫‪ 4-3‬ريبراد اىزرانسسزىر‬
‫تختلؾ قٌم التٌارات واتجاهاتها فً الترا نزستور كما موضح بالشكل (‪ ،)2-3‬ونالحظ ان اتجاه‬
‫سهم الباعث ٌشٌر إلى اتجاه التٌار الحقٌقً‪.‬‬
‫ودابما ٌكون تٌار القا عدة صؽٌر جدا مقارنة مع تٌار الجامع والباعث‪.‬‬
‫وبتطبٌق قا نون كٌرشوؾ للتٌار على الترانزستور‪ ،‬نجد ان تٌار البا عث ٌكون مسأوٌا لمجموع تٌار‬
‫القاعدة والجامع‪.‬‬
‫𝐼‪+‬‬
‫)‪….(1-3‬‬
‫حٌث ان‬
‫‪ : IE‬تٌار الباعث‬
‫𝐼 ‪ :‬تٌار الجامع‬
‫𝐼 ‪ :‬تٌار القاعدة‬
‫𝐼=‬
‫𝐼‬
‫ٌكون أكبر التٌارات فً الترانزستور‬
‫ٌكون أصؽر التٌارات فً الترانزستور‬
‫‪ٍ 5-3‬ؼبٍالد اىزرانسسزىر‬
‫أ‪ -‬معامل ربح التٌار ‪)Beta( β‬‬
‫وهو النسبة بٌن تٌار الجامع إلى تٌار القاعدة‬
‫=𝛃‬
‫)‪.... (2-3‬‬
‫وتختلؾ هذه النسبة حسب نوع الترا نزستور وتصنٌعه‪ ،‬وٌمكن الحصول علٌها من جداول‬
‫الترانزستور المرفقة معه‪ ،‬وٌرمز لهذا المعامل اٌضا بالرمز ‪ ،ℎ‬وتتراوج قٌمة ‪ β‬بٌن ‪500 -10‬‬
‫باستثناء بعض الترانزستورات التً تصل فٌها بٌتا إلى ‪ .10000‬وقد تتؽٌر قلٌال متا ثرة بدرجة‬
‫الحرارة‪.‬‬
‫مثال (‪)1-3‬‬
‫اذا كا نت قٌمة بٌتا ( ‪ ) β‬لترانزستور تساوي ‪ ،130‬وكان تٌار القاعدة ‪ ،𝐼 = 100µA‬احسب تٌار‬
‫الجامع وتٌار الباعث‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫= ‪β‬‬
‫= ‪130‬‬
‫‪= 130 × 100µ = 13000mA= 0.013mA‬‬
‫‪= 130 × 100µA = 13mA‬‬
‫‪= 100µ + 13000m = 13100 m‬‬
‫‪= β.‬‬
‫‪+‬‬
‫=‬
‫مالحظة مهمة‪ :‬تٌار القاعدة هو الذي ٌتحكم بتٌار الجامع‪ ،‬فتٌار القاعدة هو الذي ٌتحكم بالترانزستور‬
‫فً عمله كمفتاح أو مكبر‪.‬‬
‫‪33‬‬
‫ب ‪ -‬معامل ربح التٌار ‪)Alpha) α‬‬
‫وهو العالقة بٌن التٌار الجامع ‪ I‬إلى التٌار الباعث 𝐼‪:‬‬
‫= ‪α‬‬
‫)‪….(3-3‬‬
‫وتتراوج قٌمة ‪ α‬عاد ًة بٌن ‪ 0.90‬إلى ‪ 0.995‬اي اقل من ‪.1‬‬
‫ج ‪ -‬العالقة بٌن ‪ α‬و‪:β‬‬
‫ٌتم حساب العالقة بٌن الفا وبٌتا كاآلتً‪:‬‬
‫‪+‬‬
‫=‬
‫وبقسمة الطرفٌن على 𝐼‬
‫‪+‬‬
‫= ‪α‬‬
‫وبما ا ن‬
‫و‬
‫𝐈‬
‫𝐈‬
‫=‬
‫= ‪ β‬نحصل على العالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪= 1+‬‬
‫ومن هذه العالقة نستطٌع ان نجد (‪ )α‬بداللة (‪.)β‬‬
‫كما وٌمكن ا ن نحصل على عالقة الٌجاد ‪ β‬بداللة ‪ α‬من العالقة السابقة‬
‫)‪…... (4-3‬‬
‫𝛃‬
‫=‪α‬‬
‫)‪β = α (β+1‬‬
‫‪α=β–αβ‬‬
‫(‪α = β (1- α‬‬
‫=‪β‬‬
‫)‪..... (5-3‬‬
‫مثال (‪)2-3‬‬
‫اذا كانت‬
‫𝐼‪،‬‬
‫𝐼‪ ،‬أوجد قٌمة المعامل ‪:α‬‬
‫‪= 0.98‬‬
‫=‬
‫= ‪α‬‬
‫مثال (‪)3-3‬‬
‫جد قٌمة المعامل (‪ )β‬اذاكانت‬
‫‪.α =0.98‬‬
‫‪= 49‬‬
‫‪34‬‬
‫= ‪β‬‬
‫مثال (‪)4-3‬‬
‫جد قٌمة المعامل ‪ α‬اذا كانت ‪.β =100‬‬
‫‪= 0.99‬‬
‫=‬
‫=‪α‬‬
‫‪ٍ 6-3‬نينيبد خىاص اىزرانسسزىر‬
‫منحنٌات خواص الترا نزستور هً منحٌات ترسم بواسطة تجارب معملٌة‪ ،‬وهً توضح العالقة بٌن‬
‫تٌار وجهد الترا نزستور‪ .‬والشكل (‪ٌ )4-3‬بٌن دا برة عملٌة مربوطة بطرٌقة الباعث المشترك لدراسة‬
‫خواص الترا نزستور‪ .‬فابدة المقاومة (‪ )R2‬هً لحماٌة الترا نزستور من التٌار العالً المار خالل‬
‫القاعدة‪ .‬والخواص الواجب دراستها هً‪- :‬‬
‫‪I ،V‬‬
‫ خواص الداخل‬‫‪ -‬خواص الخارج ‪I ، V‬‬
‫بطارٌة‬
‫‪6V‬‬
‫شكل ‪ 4-3‬خواص الترانزستور‬
‫ا‪ -‬خواص الداخل للترانزستور‬
‫فً هذه الخواص تثبت قٌمة جهد الباعث – الجامع ‪ VCE‬مثال على قٌمة البطارٌة ‪ 6 V‬وتقاس‬
‫قٌمة الجهد لقٌم مختلفة لتٌار القاعدة (‪ ،) IB‬والشكل (‪ٌ ) 5-3‬وضح خواص الدخل لترانزستور نوع‬
‫سلٌكون‪.‬‬
‫شكل ‪ٌ 5-3‬وضح خواص الدخل لترانزستور سٌلٌكون‬
‫‪35‬‬
‫ب‪ -‬خواص الخرج للترانزستور‬
‫هنا ٌثبت تٌار القاعدة وٌقاس تٌار الجامع (‪)IC‬عندما تتؽٌر قٌمة الجهد ( 𝑉) بتؽٌٌر المقاومة‬
‫المتؽٌرة (‪،)R3‬وتكرر هذه ا لعملٌة لقٌم مختلفة لتٌار القا عدة لتكون عددا من المنحنٌات كما فً الشكل‬
‫(‪ ،)6-3‬كما ان التٌار (‪ٌ )IC‬عتمد اساسا على قٌمة الداخل ( 𝐼)‪ ،‬وال ٌعتمد على قٌمة الجهد( 𝑉 ) اال‬
‫فً المرحلة األولى من المنحنى‪.‬‬
‫شكل ‪ٌ 6-3‬وضح خواص الخرج للترانزستور‬
‫ٌوصل الترانزستور تٌارا فً االتجاه االمامً وال ٌوصل باالتجاه العكسً وتقسم مناطق توصٌل‬
‫الترانزٌستور الى ثالثة مناطق هً ‪-:‬‬
‫‪ -1‬منطقة االشباع ‪ :‬وهً المنطقة التً ٌمر فٌها أكبر تٌار فً الترانزستور‬
‫‪ -2‬المنطقة الخطٌة ‪ :‬وهً منطقة التكبٌر أو تشؽٌل التً ٌعمل فٌها الترانزستور‬
‫‪ -3‬منطقة القطع ‪ :‬وهً المنطقة التً ال ٌمر فٌها تٌار الترانزستور‬
‫‪36‬‬
‫اسئيخ اىفظو اىثبىث‬
‫‪ -1‬ما انواع الترانزستورات حسب التركٌب البلوري؟‬
‫‪ -2‬عرؾ األطراؾ الثالثة للترانزستور‪.‬‬
‫‪ -3‬ما شروط عمل الترانزستور؟‬
‫ً‬
‫قٌمة فً الترانزستور؟‬
‫‪ -4‬ما أكبر التٌارات‬
‫‪ -5‬هل منطقة القاعدة اعرض أم اضٌق من الباعث والجامع؟ ولماذا؟‬
‫‪ -6‬هل قٌمة تٌار القاعدة اصؽر أم أكبر من تٌار الباعث؟‬
‫‪ -7‬فً ترانزستور اذا ‪ 𝐼 = 1mA‬و ‪ 𝐼 =10μA‬جد قٌمة تٌار الباعث‪.‬‬
‫‪ -8‬ترانزستور قٌمة معامل بٌتا له ‪ ،β=100‬جد قٌمة تٌار الجامع 𝐼 عندما ٌكون تٌار القاعدة‬
‫‪ ،𝐼 = 40 μ A‬واحسب قٌمة المعامل ‪.α‬‬
‫‪ -9‬عرؾ كل من ‪ α‬و‪.β‬‬
‫‪ -10‬اذا كان معامل الربح لتٌار ترانزستور ‪ ،100‬جد كل من ‪ α‬و‪.β‬‬
‫‪ -11‬ما قٌمة 𝐼 عندما ٌكون ‪=470 mA ،𝐼 = 530 mA‬‬
‫‪ -12‬ما المتؽٌرات ا لموجودة على منحنً الخواص للجامع ؟‬
‫‪ -13‬عرؾ منطقة التشبع ‪،‬المنطقة الخطٌة ‪ ،‬منطقة القطع ‪.‬‬
‫‪37‬‬
‫𝐼؟‬
‫الفصل الرابع‬
‫تطبٌقات الترانزستور‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ الفصل الرابع إلى التعرؾ على استخدامات الترانزستور‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫ٌتعرؾ على كٌفٌة تنظٌم الفولتٌة باستخدام الترانزستور‪.‬‬
‫ٌتعرؾ على عمل الترانزستور كمفتاح الكترونً‪.‬‬
‫ٌتعلم مكبرات االشارة الصؽٌرة بانواعها‪.‬‬
‫ٌ تعرؾ على طرق ربط المكبرات‪.‬‬
‫‪38‬‬
‫اىفظو اىراثغ‬
‫تطبٌقات الترانزستور‬
‫‪ 1-4‬تمهٌد‬
‫ان للترا نزسددتور تطبٌق دات وأسددتعماالت كثٌددرة جدددا‪ ،‬وسددنتطرق إلددى شددرح قسددم منه دا فددً هددذا‬
‫الفصل‪ ،‬كمنظم الفولتٌة‪ ،‬المفتاح االلكترونً‪ ،‬مكبرات االشارة الصؽٌرة‪.‬‬
‫‪ 2-4‬منظمات الفولتٌة )‪(Voltage Regulator‬‬
‫ان تنظٌم ال فولتٌة (جعل فولتٌة الخرج ثابتة)‪ ،‬والفكرة االساس ٌة موضحة بالمخطط فً الشكل‬
‫(‪ ، )1-4‬فحٌن تمرر فولتٌة الخط الؽٌر منظمة إلى منظم ا لفولتٌة تكون فولتٌة الخرج ثابتة ال تتؽٌر مع‬
‫تؽٌٌرات فولتٌة الخط‪ ،‬وال مدع تٌدار الحمدل فدً المنظمدات العملٌدة‪ ،‬وتكدون فولتٌدة الخدرج ثا بتدة تقرٌبدا‪.‬‬
‫وحسب نوع التنظٌم وهناك نوعان هما‪:‬‬
‫‪ -1‬منظم التوالً‪.‬‬
‫‪ -2‬منظم التوازي‪.‬‬
‫وسوؾ نتطرق إلى شرحهما فً هذا الفصل‪.‬‬
‫فولتٌة الخرج‬
‫منظم‬
‫مجهز قدرة‬
‫ؼٌر منظمة‬
‫فولتٌة‬
‫فولتٌة الخط‬
‫شكل ‪ 1-4‬مخطط ٌوضح الفكرة االساسٌة لتنظٌم الفولتٌة‬
‫‪ 1-2-4‬منظمات التوالً ) ‪(Series Regulator‬‬
‫وهً اكثر انواع منظمات الفولتٌة استخداما‪ ،‬والشكل (‪ٌ )2-4‬وضح دا برة منظم فولتٌة توالً‪،‬‬
‫فولتٌة الحمل (‪ ) VL‬هً نفس قٌمة فولتٌة الزنٌر داٌود (‪ ) VZ‬مطروح منها هبوط الفولتٌة عبر‬
‫الترانزستور (‪ )T‬من القاعدة إلى الباعث (‪ )VBE‬حٌث ان‪:‬‬
‫(‪......)1-4‬‬
‫‪VL=VZ – VBE‬‬
‫أما تٌار الحمل (‪ ) IL‬فهو نفس تٌار الباعث (‪ )IE‬فً الترانزستور‪ ،‬والذي ؼالبا ما ٌسمى بترانزستور‬
‫االمرار ( ‪ )Pass Transistor‬وبنا ًء على ذلك فان‪:‬‬
‫(‪......)2-4‬‬
‫‪39‬‬
‫‪IL = IE = (1 + β) IB‬‬
‫وبذلك ٌكون التٌار عبر المقاومة (‪ )R1‬كاآلتً‪:‬‬
‫‪Vin – Vz‬‬
‫(‪......)3-4‬‬
‫‪R1‬‬
‫= ‪IR = IZ + IB‬‬
‫تبدا قٌمة تٌار الزنٌر داٌود (‪ )IZ‬ع ند حدود مدى التٌار االعتٌادي له‪ ،‬فعندما تقل فولتٌة الحمل‬
‫(‪ )VL‬وحسب المعادلة (‪ٌ ،)1-4‬جب ازدٌاد تٌار الحمل (‪ ،)IL‬وبذلك ٌقل تٌار الزنٌر داٌود (‪ )IZ‬بنفس‬
‫المقدار ‪ .‬وٌكون مدى تٌار الحمل (‪ )IL‬ا لذي ٌمكن ا ن ٌنظم معتمدا على مدى تٌار الزنٌر داٌود (‪،)IZ‬‬
‫وعلى محددات تٌار الترانزستور (‪.)T‬‬
‫طالما ٌكون الزنٌر داٌود فً حالة أنحٌاز عكسً‪ٌ ،‬مكن ان ٌكون التؽٌٌر فً تٌار الحمل أكبر‬
‫(‪ )IL‬مع التؽٌٌر ا لمسموح به لتٌار الزنٌر داٌود (‪ ،)IZ‬وٌحدد التؽٌر فً تٌار الحمل (‪ )IL‬من قبل تٌار‬
‫الباعث (‪ )IE‬المسموح به‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-4‬دائرة منظم فولتٌة توالً‬
‫‪ 2-2-4‬منظمات التوازي )‪(Parallel Regulator‬‬
‫ٌستخدم الترانز ستور بربطه على التوازي مع الزنٌر دا ٌود لتنظٌم ا لفولتٌدة وكمدا موضدح بالشدكل‬
‫(‪ ،)3-4‬ان اي زٌددادة أو نقصددا ن فددً فولتٌددة الحمددل (‪ )VL‬تقابلدده زٌددادة أو نقصددان فددً ا لفولتٌددة عبددر‬
‫الترانزستور (‪ )T‬من القاعدة إلى الباعث (‪ ،)VE‬علما ان فولتٌة الزنٌر داٌود (‪ )VZ‬اعتبرت ثابتة‪ .‬فلدو‬
‫فرضنا ان فولتٌة الحمل (‪ )VL‬ازدادت‪ ،‬فان الفولتٌة (‪ )VBE‬سوؾ تزداد اٌضا وحسب االتً‪:‬‬
‫(‪...........)4-4‬‬
‫‪VL α VBE‬‬
‫وبذلك سدوؾ تدزداد قٌمدة تٌدار القاعددة (‪ ،)IB‬وهدذا ٌدؤدي إلدى ا ن قٌمدة تٌدار الجدامع (‪ )IC‬سدوؾ تدزداد‬
‫اٌضا وحسب المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪IC = β × IB‬‬
‫(‪..........)5-4‬‬
‫وكذلك فان فولتٌة المقاومة (‪ )VR‬تزدا د وبذلك تقل فولتٌة الحمل (‪ )VL‬وحسب المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫(‪...….…)6-4‬‬
‫‪40‬‬
‫‪VL = Vin – VR‬‬
‫شكل ‪ٌ 3-4‬وضح دا ئرة منظم فولتٌة توازي‬
‫‪ 3-4‬الترانزستور كمفتاح الكترونً ) ‪(Transistor as a switch‬‬
‫لدراسة الترا نزستور كمفتاح ا لكترونً ٌجب تحلٌل الترانزستور كدا برة تحوٌل للقطع (‪)OFF‬‬
‫والتشبع (‪ ،)ON‬ووصؾ الشروط التً تؤدي إلى حالة القطع (‪ ،)OFF‬ووصؾ الشروط التً تؤدي‬
‫للتشبع‪( :‬التوصٌل) (‪.)ON‬‬
‫الترا نزستور فً منطقة القطع (‪ ،)OFF‬الن وصلة (القاعدة – البا عث) لٌست فً حالة أنحٌاز‬
‫أمامً‪ ،‬وتمثل هذه الحالة بمفتاح فً حالة فتح (‪ ،)OFF‬كما موضح بالشكل (‪()4-4‬أ)‪ .‬وفً‬
‫الجــــــــ زء (ب) الترا نزستور ٌعمل فً منطقة التشبع (‪ ،)ON‬الن وصلة (القاعدة – البا عث) ووصلة‬
‫(القاعدة – الجامع) فً حالة أنحٌاز أمامً‪ ،‬وتٌار القاعدة (‪ٌ )IB‬كون عالٌا بما ٌكفً لوصول تٌار‬
‫الجامع (‪ )Ic‬إلى ا لتشبع وتمثل هذه الحالة بمفتاح مؽلق (‪ ،)ON‬وكما موضح بالشكل شكل (‪.)4 - 4‬‬
‫شكل ‪ 4-4‬الترانزستور كمفتاح الكترونً‬
‫‪41‬‬
‫‪ 1-3–4‬شروط القطع )‪(Conditions in Cut off‬‬
‫كمدددددا نعلدددددم ان الترانز سدددددتور ٌصدددددل إلدددددى منطقدددددة القطدددددع (‪ ،)OFF‬عنددددددما ٌكدددددون وصدددددلة‬
‫(القاعدة – البا عث) فً حالة أنحٌاز عكسً‪ ،‬وباجمال تٌار التسرب فدا ن جمٌدع التٌدارات تسداوي صدفرا‬
‫وفولتٌة )‪ (VCE‬تساوي فولتٌة المصدر )‪.(VCC‬‬
‫(‪........)7-4‬‬
‫‪VCE (cut off) = VCC‬‬
‫‪ 2-3-4‬شروط التشبع )‪(Conditions in Saturation‬‬
‫ان الترانزستور ٌصل إلى منطقدة التشدبع (‪ )ON‬اذا كا ندت وصدلة (القاعددة – البا عدث) فدً حالدة‬
‫أنحٌاز أمامً وقٌمة تٌار القاعدة (‪ )IB‬عالٌة بما ٌكفً لمرور تٌار الجامع (‪ )Ic‬إلدى ا علدى قٌمدة‪ ،‬وتٌدار‬
‫التشبع ٌحسب وفقا لالتً‪:‬‬
‫(‪VCC – VCE)sat‬‬
‫= )‪Ic (sat‬‬
‫)‪.......(8-4‬‬
‫‪RC‬‬
‫* ان قٌمة الفولتٌة )‪ VCC (sat‬تكون صؽٌرة جدا بالمقا رنة مع قٌمة فولتٌة المصدر (‪ )VCC‬وؼالبا‬
‫ما ٌتم اهمالها‪ .‬والقٌمة الصؽرى لتٌار القاعدة )‪ IB (min‬ا لتً ٌندتج عنددها التشد بع ٌمكدن حسدابها بالعالقدة‬
‫اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪……...(9-4‬‬
‫(‪IC )sat‬‬
‫‪βdc‬‬
‫= )‪IB(min‬‬
‫للتاكد من الوصول إلى منطقة التشبع )‪ (Saturation Region‬البد ان ٌكون تٌار القاعدة )‪ (IB‬أكبر‬
‫من القٌمة الصؽرى لتٌار القاعدة )‪.IB (min‬‬
‫مثال (‪ )1-4‬للدابرة الموضحة فً الشكل (‪ ) 5-4‬احسب‪:‬‬
‫أ ‪ -‬قٌمة ‪ VCE‬عندما تكون فولتٌة الدخل (‪ )Vin =ov‬تساوي صفرا‪.‬‬
‫ب ‪ -‬القٌمة الصؽرى لتٌار القاعدة )‪ ،IB (min‬المطلوبة لتشبع الترانزستور عندما ٌكون = ‪βdc‬‬
‫‪ 200‬مع اهمال قٌمة )‪.VCE (sat‬‬
‫الشكل ‪ 5-4‬دائرة المثال (‪)1-4‬‬
‫‪42‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫ا– عندما تكون ‪ٌ Vin = oV‬صبح الترانز سدتور فدً منطقدة القطدع )‪ (OFF‬وبالتدالً ٌعمدل كانده مفتداح‬
‫مفتوح اي ان‪:‬‬
‫‪VCE = VCC = 10V‬‬
‫ب – حٌث ان )‪ VCE(sat‬مهملة اي تساوي صفرا فان‪:‬‬
‫𝒗𝟎𝟏‬
‫𝒄𝒄𝑽= (‪IC)sat‬‬
‫𝟎𝟎𝟎𝟏 =‬
‫𝑨𝟏𝟎 𝟎 =‬
‫𝒄𝑹‬
‫𝟏𝟎 𝟎‬
‫)𝒕𝒂𝒔(𝒄𝑰=(‪IB)min‬‬
‫=‬
‫𝑨𝝁𝟎𝟓 =‬
‫𝒄𝒅𝜷‬
‫𝟎𝟎𝟐‬
‫‪ 4-4‬مكبرات الترانزستور لالشارة الصغٌرة( ‪(Transistor Small-signal Amplifiers‬‬
‫ان الترانزستور ا لمستخدم فً مكبرات االشارة ا لصؽٌرة ٌطلق علٌه اسم ترانزستور االشارة‬
‫الصؽٌرة )‪ ،(Small Signal Transistor‬وكاسا س له ٌكون تبدٌد القدرة اقل من نصؾ واط‪.‬‬
‫فً دوا بر تكبٌر االشارة ا لصؽٌرة تكون سعة االشارة المراد تكبٌرها صؽٌرة مقارنة مع‬
‫فولتٌات تٌارات األنحٌاز (فولتٌات تؽذٌة الترانزستور المستمرة) ‪ ،‬وٌمكن تعرٌؾ االشارة بانها اإلشارة‬
‫التً تقل سعتها عن )‪ ،(10mv‬وتستخدم مكبرات االشارة الصؽٌرة عادة فً المراحل األولى‬
‫للمستقبالت وفً أجهزة القٌاس‪ .‬ان دراسة المكبرات معتمدة نوعا ما; الن تٌارا مستمرا )‪ (DC‬وتٌارا‬
‫متنأوبا )‪ٌ (AC‬وجدا ن فً نفس الدا برة وفً نفس الوقت‪.‬‬
‫‪ 1-4-4‬مكبر الباعث المشترك ) ‪(Common – Emitter Amplifier‬‬
‫فددً الشددكل (‪ )6-4‬دا بددرة مكبددر الباعددث المشددترك‪ ،‬حٌددث الباعددث (‪ ) E‬مشددترك بددٌن اشدارة الدددخل‬
‫(‪ )Vin‬واشارة الخرج (‪ .)Vout‬وان المتسعة (‪ ) C1‬تعمل لمنع مرور التٌار المستمر (‪ )VBB‬إلى مصدر‬
‫االشارة‪ ،‬ولكن تسمح له بدالمرور إلدى قاعددة الترانزسدتور‪ .‬المتسدعة (‪ ) C2‬تمندع مدرور التٌدار المسدتمر‬
‫(‪ )VCC‬مع اشارة الخرج‪ .‬المتسعة (‪ ) C3‬فهً متسعة التسرٌب من الباعث إلى االرضً‪.‬‬
‫شكل ‪ 6-4‬دائرة مكبر الباعث المشترك‬
‫‪43‬‬
‫ان المقاومة (‪ )RB‬هً التً تحدد تٌار األنحٌاز األمامً بٌن الباعث والقاعدة وان خصابص دابرة‬
‫مكبر الباعث المشترك هً‪-:‬‬
‫‪ .1‬مقاومة الداخل كبٌرة‪.‬‬
‫‪ .2‬مقاومة الخرج صؽٌرة‪.‬‬
‫‪ .3‬ربح الفولتٌة كبٌر‪ ،‬وهو نسبة الفولتٌة الخارجة (‪ )Vout‬إلى فولتٌة الدخل (‪.)Vin‬‬
‫‪ .4‬ربح التٌار كبٌر‪ ،‬وٌساوي قٌمة (‪.)βdc‬‬
‫‪ .5‬زاوٌة فرق الطور بٌن اشارة الخرج واشارة الدخل زاوٌة مقدارها (‪ ،)180º‬اي متعاكسان‪.‬‬
‫ولحساب ربح ا لفولتٌة نستخدم المعادلة اآلتٌة‪-:‬‬
‫‪Vout‬‬
‫= ‪AV‬‬
‫(‪.......)10-4‬‬
‫‪Vin‬‬
‫حٌث ان‪:‬‬
‫ربح (كسب) الفولتٌة ‪AV:‬‬
‫فولتٌة الخرج‪Vout :‬‬
‫فولتٌة الدخل‪Vin :‬‬
‫ولحساب ربح التٌار فان‪:‬‬
‫‪IC‬‬
‫= ‪AI = β‬‬
‫(‪.......)11-4‬‬
‫‪IB‬‬
‫حٌث ان‪:‬‬
‫ربح التٌار‪AI :‬‬
‫نسبة تٌار الجامع إلى تٌار القاعدة‪ ،‬وهً أكبر بكثٌر من تٌار القاعدة وتتراوج قٌمتها (‪)20-200‬‬
‫تٌار الجامع‪IC :‬‬
‫تٌار القاعدة‪IB :‬‬
‫‪ 2-4-4‬مكبر الجامع المشترك )‪(Common–Collector Amplifier‬‬
‫فدددً الشدددكل (‪ )7-4‬دا بدددرة مكبدددر الجدددامع المشدددترك‪ ،‬وٌسدددمى عدددادة بأسدددم (تدددابع الباعدددث‬
‫‪ ،)Follower-Emitter‬حٌددث ان الجددامع مشددترك بددٌن اشدارة الدددخل واشدارة الخددرج‪ ،‬ان إشدارة‬
‫الدخل عبر المتسعة )‪ (C1‬على القاعدة )‪ ،(B‬واشارة ا لخرج عن طرٌق الباعث )‪.(E‬‬
‫شكل ‪ 7-4‬دائرة مكبر الجامع المشترك (تابع الباعث)‬
‫‪44‬‬
‫ٌمتاز مكبر الجامع المشترك بالخصابص اآلتٌة‪:‬‬
‫‪ .1‬مقاومة ا لدخل كبٌر جدا‪.‬‬
‫‪ .2‬مقاومة الخرج صؽٌرة‪.‬‬
‫‪ .3‬ربح الفولتٌة ٌساوي واحد تقرٌبا‪ ،‬اذا ما ا هملت قٌمة‬
‫ان‪:‬‬
‫‪ VBE‬فهً تساوي ‪ 0.7V‬للسدلٌكون حٌدث‬
‫‪Vin = VBE + Vout‬‬
‫‪ .4‬كسب التٌار كبٌر جدا وٌساوي ‪. βdc‬‬
‫‪ .5‬زاوٌة فرق الطور بدٌن اشدارة الدداخل واشدارة الخدارج تسداوي صدفرا‪ ،‬اي االشدارتٌن فدً نفدس‬
‫زاوٌة الطور‪.‬‬
‫‪ 3-4-4‬مكبر القاعدة المشتركة )‪(Common –Base Amplifier‬‬
‫الشكل (‪ٌ )8-4‬وضح دا برة مكبر القاعدة المشتركة‪ ،‬حٌث القا عدة هً الطرؾ المشترك بٌن‬
‫اشارة الداخل واشارة الخرج‪ .‬وان المصدر للتٌار المستمر )‪ٌ (VEE‬عمل لألنحٌاز األمامً بٌن (الباعث‬
‫إلى القا عدة) وبذلك ٌكون الباعث سالب قٌاسا إلى القاعدة‪ ،‬ومصدر التٌار المستمر )‪ٌ (VCC‬عمل‬
‫لألنحٌاز العكسً بٌن (الجامع إلى القاعدة)‪ ،‬وبذلك ٌكون الجامع موجبا قٌاسا إلى القاعدة‪ .‬ان المتسعة‬
‫)‪ (C‬تمنع مرور التٌار المستمر مع اشارة الخرج‪.‬‬
‫شكل ‪ 8-4‬دائرة مكبر القاعدة المشتركة‬
‫من خصائص مكبر القاعدة المشتركة‪:‬‬
‫‪ .1‬مقاومة الدخل صؽٌرة‪.‬‬
‫‪ .2‬مقاومة الخرج كبٌرة‪.‬‬
‫‪ .3‬ربح الفولتٌة كبٌر‪.‬‬
‫‪ .4‬ربح التٌار اقل من واحد وٌساوي )‪.(αdc‬‬
‫‪ .5‬زاوٌة فرق الطور بٌن اشارة الدخل واشارة الخرج تساوي صفر‪ ،‬اي ال ٌحدث تؽٌٌر‪.‬‬
‫وبنفس الطرٌقة ٌحسب ربح الفولتٌة اي‪:‬‬
‫)‪…….(12-4‬‬
‫‪45‬‬
‫𝐭𝐮𝐨𝐕‬
‫𝐧𝐢𝐕‬
‫= 𝐯𝐀‬
‫ولحساب ربح التٌار فان‪:‬‬
‫‪Ai = α dc‬‬
‫(‪..........)13-4‬‬
‫‪IC‬‬
‫(‪.........)14-4‬‬
‫‪IE‬‬
‫= ‪Ai‬‬
‫حٌث ان ‪:α‬‬
‫وهً نسبة تٌار الجامع إلى تٌار الباعث‪ ،‬وتكون اقل من واحد وتتراوج قٌمتها )‪.(0.95-0.99‬‬
‫تٌار الجامع‪IC :‬‬
‫تٌار الباعث‪IE :‬‬
‫مثال (‪)2-4‬‬
‫احسددب مقدددار ربددح الفولتٌددة وربددح التٌدار لدددا برة مكبددر با عددث مشددترك‪ ،‬اذا علمددت ا ن قٌمددة فولتٌددة‬
‫الدخل )‪ (2V‬وفولتٌة الخرج )‪ (40V‬وتٌار الجامع )‪ (60 mA‬وتٌار القاعدة )‪.(1mA‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫ربح الفولتٌة (‪)AV‬‬
‫ربح التٌار (‪)Ai‬‬
‫‪= 60‬‬
‫‪60mA‬‬
‫‪1 mA‬‬
‫=‬
‫‪IC‬‬
‫= ‪Ai = βdc‬‬
‫‪IB‬‬
‫‪ 5-4‬طرق ربط مراحل الترانزستور كالمكبرات‬
‫سوؾ نوضح ثال ثدة موضدوعات ربٌسدة‪ ،‬ننداقش فٌهدا طدرق ربدط مراحدل الترانزسدتور‪ ،‬متضدمنا‬
‫الربط المباشر والربط بالمتسعة‪ ،‬والمقاومة‪ ،‬والثالث الربط بالمحولة‪.‬‬
‫‪ 1-5-4‬ربط مقاومة – متسعة )‪(Resistance-Capacitance (RC) Coupling‬‬
‫ٌوضح الشكل (‪ )9-4‬ربط (مقاومة – متسعة)‪ ،‬وهً الطرٌقة األوسع انتشارا فدً الددوابر المنفصدلة‬
‫بهذه الطرٌقة تقرن االشارة عبر مقاوم الجامع )‪ (RC‬فً كل مرحلة إلى قاعدة المرحلة اآلتٌة )‪ . (B‬بدذلك‬
‫تكبددر المراحددل المتسلسددلة ‪ -‬واحدددة تلددو االخددرى ‪ -‬االشددارة‪ .‬ال دربح الكلددً ٌسدداوي حاصددل ضددرب ربددح‬
‫المراحل كافة‪.‬‬
‫‪46‬‬
‫شكل ‪ 9-4‬مكبر ذو ربط مقاومة – متسعة )‪(R-C‬‬
‫متسعات الربط تمرر التٌار المتناوب )‪ )AC‬لكنها تحجر التٌار المستمر )‪ .(DC‬فتنعزل مرحلة‬
‫عن اخرى اذا اخذنا التٌار المستمر بنظدر االعتبدار‪ ،‬وهدذا مهدم لمندع تدداخل التٌدار المسدتمر‪ ،‬ولكدن مدن‬
‫عٌوب هذه ا لطرٌقة هو تحدٌد التردد الدواطا ا لمفدروض مدن قبدل متسدعات الدربط‪ ،‬ومتسدعة الدربط هدً‬
‫المتسعة التً تمرر االشارة المتناوبة من نقطة ؼٌر مؤرخة إلى نقطة اخرى اٌضا ؼٌر مؤرخة‪ ،‬وٌجب‬
‫ان تكون ذات رادة سعوٌة )‪ (XC‬صؽٌرة جدا‪ .‬واٌضا نحتاج إلى متسعات االمرار الن بدونها سٌضدٌع‬
‫ربح الفولتٌة )‪ (AV‬فً كل مرحلة‪.‬‬
‫لو اردنا تكبٌر اشارات يزُبٔثخ ذات تردد أكبر من )‪ ،(10Hz‬فمكبر الربط مقاومة – متسدعة )‪(R-C‬‬
‫هو الطرٌق األم ثل لذلك‪ .‬وٌعتبر بناء مكبر متعدد المراحل احسن الطرق المالبمدة‪ ،‬واقلهدا ثمندا بالنسدبة‬
‫للدوابر المنفصلة‪.‬‬
‫‪ 2-5-4‬الربط المباشر )‪(Direct Coupling‬‬
‫ان كل المكبرات التً نوقشت لحد االن كا نت مقرنة بمتسعة وسعة امرار‪ ،‬وهذه تؤدي إلى تحدٌد‬
‫استجابة التردد الواطا‪ ،‬وبمعنى اخر‪ٌ ،‬قل كسب المكبدرات عندد التدرددات الواطبدة‪ ،‬والطرٌقدة الوحٌددة‬
‫لتجنب هذا هو بالربط المباشر‪ ،‬وهذا ٌعنً تأم ٌن طرٌق لمرور التٌار المستمر اٌضا بٌن المراحل‪.‬‬
‫فتحت )‪ (10Hz‬تصدبح متسدعات الدربط واالمدرار كبٌدرة جددا كهربابٌدا وفٌزٌابٌدا‪ ،‬ولكدن حداجز‬
‫الترددات الواطبة تستطٌع ان تعود إلى الربط المباشدر‪ ،‬وبدذلك ٌدربط التٌدار المسدتمر )‪ (DC‬كمدا ٌقدرن‬
‫التٌار المتناوب )‪ ،(AC‬وبهذه الطرٌقدة ال ٌوجدد حدد ادندى للتدرددات الواطبدة‪ ،‬فدالمكبر ٌكبدر االشدارات‬
‫بؽض النظر عن تردداتهدا وبضدنها )‪ (DC‬م أو التدردد صدفر‪ ،‬والشدكل (‪ٌ )10-4‬وضدح مكبدر ذو ربدط‬
‫مباشر‬
‫شكل ‪ 10-4‬مكبر ذو ربط مباشر‬
‫‪47‬‬
‫‪ 3-5-4‬الربط بالمحول )‪(Transformer Coupling‬‬
‫ٌبدددٌن الشدددكل (‪ )11-4‬الدددربط بدددالمحول‪ .‬فباألمكدددان دفدددع مقاومدددات الحمدددل )‪ (AC‬الصدددؽٌرة إلدددى‬
‫مستوٌات ممانعدة اعلدى‪ .‬وهدذا ٌدؤدي إلدى تحسدٌن كسدب الفولتٌدة وزٌدا دة علدى ذلدك بمدا ا نده لدٌس هنداك‬
‫ضٌا ع فً قدرة االشارة فً مقاومة الجامع )‪ ،(RC‬فان كل القدرة المتناوبة تجهز إلى الحمل النهابً‪.‬‬
‫وكان الربط بالمحولة فٌما مضى شابعا عند الترددات الصوتٌة )‪ ،(20kHz-20Hz‬لكن الكلفدة والحجدم‬
‫الكبٌر للمحوالت ا لتً تعمل عند الترددات الصوتٌة كان عابقا كبٌرا لهذا االستخدام‪.‬‬
‫ان احددد المج داالت التددً بقددً فٌه دا الددربط ب دالمحول مسددتخدما هددو مكبددرات التددرددات الالسددلكٌة‬
‫)‪ .(RF‬والترددات الال سلكٌة هً تلك الترددات التً تكون أكبر من )‪ . (20kHz‬وفً مستقبالت الرادٌو‬
‫)‪ٌ ،(AM‬كددون مدددى التددرددات الالسددلكٌة مددن ‪ 550‬إلددى ( ‪ .(1600kHz‬وفددً التلفزٌددون )‪ (TV‬تكددون‬
‫الترددات الالسلكٌة من ‪ 54‬إلى )‪ .)216kHz‬وما زال الربط با لمحولدة ٌسدتخدم فدً مكبدرات التدرددات‬
‫الالسلكٌة‪ ،‬وذلك الن المحوالت تكون اصؽر بكثٌر‪ ،‬واقل كلفة من المحوالت الصوتٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 11-4‬الربط بالمحول‬
‫‪48‬‬
‫اسئلة الفصل الرابع‬
‫‪ - 1‬ضع عألمة ( √) أمأم االجابة الصحٌحة وضع عألمة (×) أمأم االجابة الخاطبة‪ ،‬ثم صدحح الخطدا‬
‫ان وجد‪:‬‬
‫ا‪ٌ :‬سمى الترانزستور ا لمستخدم فً منظمات التوالً بترانزستور القطع‪.‬‬
‫ب‪ :‬الترا نزسدتور ٌصددل إلددى منطقددة القطدع )‪ (OFF‬عندددما تكددون وصددلة (القاعددة‪-‬البا عددث) فددً حالددة‬
‫أنحٌاز أمامً‪.‬‬
‫جـ‪ :‬البد ا ن ٌكون تٌار القاعدة )‪ (IB‬أكبر من القٌمة الصؽرى لتٌار القاعددة )‪ (IBmin‬حتدى ٌصدل إلدى‬
‫منطقة التشبع‪.‬‬
‫د‪ :‬من خصا بص مكبر الباعث المشترك ربح تٌا ر وفولتٌة كبٌرٌن‪.‬‬
‫هـ‪ :‬من خصا بص مكبر الجامع المشترك ربح الفولتٌة كبٌر‪.‬‬
‫و‪ :‬كلفة الربط بالمحول قلٌلة‪.‬‬
‫‪ - 2‬ما خصا بص مكبر القاعدة المشترك؟‬
‫‪ -3‬عدد طرق ربط المكبرات و وضح بأٌجاز كل نوع ‪.‬‬
‫‪ -4‬ما المقصود بالربط المباشر؟ وضح باٌجاز‪.‬‬
‫‪ - 5‬أشرح باٌجاز الربط بمقاومة – متسعة‪.‬‬
‫‪ - 6‬عدد انواع المكبرات؟ وأشرح باٌجاز عن كل منها‪.‬‬
‫‪ - 7‬ارسم دا برة مكبر الباعث المشترك‪.‬‬
‫‪ - 8‬ارسم دا برة مكبر الجامع المشترك‪.‬‬
‫‪ - 9‬وضح بالرسم منظم التوازي‪.‬‬
‫‪ - 10‬أشرح موضحا ذلك بالرسم مبدا عمل الترا نزستور كمفتاح الكترونً‪.‬‬
‫‪ .- 11‬احسب قٌمة (‪ ) VCE‬للدابرة الموضحة فً شكل (‪ )12- 4‬عندما تكون فولتٌة الددخل )‪،(Vin=0‬‬
‫وما القٌمة الصؽرى لتٌار القاعدة )‪ IB(min‬المطلوبة لٌصل الترا نزستور لحالة التشبع اذا علمت‬
‫ان قٌمة )‪ (βdc=150‬مع اهمال قٌمة )‪VCE(sat‬؟‬
‫شكل ‪12- 4‬‬
‫‪ - 12‬جد قٌمة )‪ ،IC(sat‬اذا علمت ان قٌمة ‪ VCC=5V‬وان قٌمة ‪.RC=500Ω‬‬
‫‪ - 13‬احسب قٌمة )‪ (βdc‬لترانزستور‪ ،‬قٌمة تٌار الجامع )‪ (500mA‬وتٌار القاعدة )‪.(5mA‬‬
‫‪ -14‬احسب ربح الفولتٌة والتٌار لترانزستور اذا علمت ان فولتٌة الخرج )‪ (80V‬وفولتٌة الدخل )‪(2V‬‬
‫وتٌار الجامع )‪ (250mA‬وتٌار القاعدة )‪.(2mA‬‬
‫‪49‬‬
‫الفصل الخامس‬
‫ترانزستور تاثير المجال‬
‫االهداف‪:‬‬
‫اىهذف اىؼبً‪ٌ :‬هدؾ الفصل الخامس إلى التعرؾ على ترانزستور تاثٌر المجال‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ :‬بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ انواع ترانزستور تاثٌر المجال (‪.)FET‬‬
‫‪ٌ – 2‬فهم تركٌب ترانزستورات تاثٌر المجال (‪)FET‬‬
‫‪ٌ - 3‬عرؾ كٌؾ ٌعمل ترانزستور تاثٌر المجال نوع االتصالً‪.‬‬
‫‪ٌ – 4‬قارن بٌن الترانزستور العادي وترانزستور تاثٌر المجال (‪.)FET‬‬
‫‪50‬‬
‫الفصل الخامس‬
‫ترانزستور تاثٌر المجال ( ‪)Field Effect Transistor‬‬
‫‪ 1–5‬ترانزستور تاثٌر المجال‬
‫تعمل الترانزستورات ثنابٌة القطب ‪ NPN‬و‪ PNP‬على تٌار الفجوات االلكترونٌة وتٌار‬
‫األلكترونات لذلك تسمى بترانزستورات ثنابٌة القطب‪ ،‬بٌنما تعمل ترانزستورات تاثٌر المجال على‬
‫سرٌان تٌار األلكترونات‪ ،‬أو سرٌان تٌار الفجوات لهذا تسمى بترانزستورات احادٌة القطب‪ٌ .‬رمز‬
‫لترانزستور تاثٌر المجال بالرمز (‪ .)FET‬وتعد هذه الترانزستورات البدٌلة لترانزستورات ثنابٌة‬
‫القطب‪ ،‬فهً تستعمل فً معظم الدوابر الحدٌثة وخصوصا فً الدوابر المتكاملة والرقمٌة‪ ،‬لما تتمٌز به‬
‫من سرعة االداء خصوصا عند استخدامها كمفاتٌح‪ .‬شكل (‪ٌ )1 – 5‬وضح نماذج ترانزستور تاثٌر‬
‫المجال‪.‬‬
‫شكل ‪ 1–5‬نماذج من ترانزستور تاثٌر المجال‬
‫ٌتمٌز ترانزستور تاثٌر المجال عن ترا نزستور ثنابً القطب (االعتٌادي) باالتً‪:‬‬
‫‪ – 1‬حجم (‪ )FET‬اصؽر من ترانزستور ثنابٌة القطب‪.‬‬
‫‪ٌ – 2‬عمل (‪ )FET‬بجهد تشؽٌل منخفض‪.‬‬
‫‪ – 3‬اشارات الضوضاء (‪ )noise‬فً (‪ )FET‬تكون قلٌلة عند استخدام ه فً تكبٌر الترددات العالٌة‪.‬‬
‫‪ – 4‬ال ٌتاثر (‪ )FET‬باالشعاعات الكهرومؽناطٌسٌة الخارجٌة‪.‬‬
‫‪ – 5‬المقاومة الداخلٌة لترانزستور(‪ ،)FET‬عالٌة وتصل إلى حوالً (‪ ،)100 MΩ‬بٌنما تصل حوالً‬
‫(‪ )2KΩ‬للترانزستور االعتٌادي‪.‬‬
‫‪ – 6‬ومن مساوئ (‪ )FET‬ان ربحه اقل من ترانزستور االعتٌادي ومعرض اكثر للتلؾ‪.‬‬
‫‪51‬‬
‫‪ 2–5‬انواع ترانزستور تاثٌر المجال (‪)FET‬‬
‫ٌوجد نوعان ربٌسان من ترانزستور تاثٌر المجال هما‪:‬‬
‫ا‪ -‬ترانزستور تاثٌر المجال االتصالً (‪.)JFET‬‬
‫ب‪ -‬ترانزستور تاثٌر المجال السلٌكونً المعدنً (‪ )MOS FET‬أو (ترا نزستور ذو البوابة المعزولة)‪.‬‬
‫‪ 1–2–5‬ترانزستور تاثٌر المجال االتصالً (‪)JFET‬‬
‫ٌتكون ترا نزستور (‪ ) JFET‬من نوعٌن هما‪:‬‬
‫ا ‪ -‬ترا نزستور ذو القناة السالبة (‪ :)N–channel‬وفً هذا النوع تكون الؽالبٌة العظمى هً‬
‫األلكترونات الحرة (اي الشحنات السالبة) واالقلٌة هً الفجوات الحرة (اي الشحنات الموجبة)‪.‬‬
‫ب ‪ -‬ترا نزستور ذو القناة الموجبة (‪ :)p–channel‬وفً هذا النوع تكون الؽالبٌة العظمى هً الفجوات‬
‫الحرة (اي الشحنات الموجبة) واالقلٌة هً األلكترونات الحرة (اي الشحنات السالبة)‪.‬‬
‫شكل (‪ٌ ) 2–5‬وضح نوعً الترا نزستور حٌث تتكون قناة الترا نزستور من شرٌحة مادة شبه موصلة‬
‫شكل ‪ 2 –5‬رمز نوعً الترانزستور المجال االتصالً‬
‫ٌتصل بها قطبٌن ٌمثل األول طرؾ المصدر(‪ )S- Source‬والثا نً ٌمثل طرؾ المصرؾ‬
‫(‪ .)D-Drain‬تحٌط القناة مادة شبه موصلة مؽاٌرة للمادة ا لشبه موصلة للقناة‪ ،‬وتكون على شكل لقة‬
‫ٌتصل بها طرؾ البوابة (‪ .)G-Gate‬شكل (‪ٌ )3 –5‬وضح رمز كل من نوعً الترانزستور‪.‬‬
‫شكل ‪ 3–5‬رمز كل من نوعً ترانزستور االتصالً (‪)JFET‬‬
‫‪52‬‬
‫ندرج ادنا ه نظرٌة عمل الترانزستور االتصالً وكما ٌاتً‪:‬‬
‫شكل (‪ٌ )a-b ،4–5‬وضح دابرة ترا نزستور ذي القناة – ‪ ،N‬فً حا لة تطبٌق فولتٌة بٌن المصدر‬
‫والبوابة (‪ ،)VGS‬وعندما تكون الفولتٌة الخلفٌة (العكسٌة) بٌن البوابة والمصدر (‪ )VGS‬تساوي صفر‪،‬‬
‫فانه ٌمر تٌار ٌسمى بتٌار المصرؾ (‪ .)ID‬وكلما زادت الفولتٌة (‪ )VDD‬زاد تٌار المصرؾ إلى حد‬
‫معٌن حٌث ٌصبح (‪ )ID‬ثابتا ‪ .‬عند وضع فولتٌة عكسٌة (‪ )VGS‬فا نه ٌتولد مجال كهربابً ٌقلل التٌار‬
‫المار بٌن المصرؾ والمصدر(‪ ،)ID‬وتكون منطقة مرور التٌار ضٌقة وخالٌة من حأمالت الشحنة‪،‬‬
‫وبزٌادة هذه ا لفولتٌة ٌنقطع مرور التٌار‪ .‬اي ٌمكن السٌطرة على التٌار المار بٌن المصدر والمصرؾ‬
‫بواسطة فولتٌة األنحٌاز العكسٌة للبوابة‪ .‬شكل (‪ٌ )5–5‬وضح خواص الترانزستور ذي تاثٌر المجال‬
‫االتصال ً لعدة قٌم من الفولتٌة العكسٌة للبوابة‪.‬‬
‫(‪)b‬‬
‫شكل ‪ a-b ،4–5‬دائرة ترانزستور ذو القناة – ‪N‬‬
‫‪53‬‬
‫الشكل ‪ٌ 5 –5‬وضح خواص الترانزستور ذي القناة – ‪N‬‬
‫‪ 2–2–5‬ترانزستور تاثٌر المجال السلٌكونً ا لمعدنً ذو البوابة المعزولة‬
‫)‪)Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ( MOS FET‬‬
‫فً هذا النوع من الترانزستورات ٌتم فٌه عزل البوابة عن القناة بطبقة رقٌقة من مادة عازلة‪،‬‬
‫وؼالبا ما تستخدم مادة ثانً اكسٌد السٌلكون (‪ .)sio2‬لذا ٌسمى اٌضا بترا نزستور ذي البوابة المعزولة‪.‬‬
‫ٌوجد نوعٌن من هذه الترانزستورات هما‪:‬‬
‫ا‪ -‬ترانزستور تاثٌر المجال ذو البوابة المعزولة نسق األستنزاف( ‪:Depletion(MOS FET‬‬
‫عندما تطبق فولتٌة سالبة (‪ )VGS‬على قناة الترانزس تور ٌعمل الترانزستور بهذا النسق‪.‬‬
‫كما ٌمكن لنفس هذا الترانزستور ا ن ٌعمل بنسق ا لتعزٌز عند تطبٌق فولتٌة موجبة (‪ )VGS‬على‬
‫البوابة‪ .‬ان لهذا الترانزستور اٌضا قسمٌن هما‪ :‬ذو القناة السالبة (‪ )N– channel‬وذو القناة‬
‫الموجبة (‪ .)P– channel‬الشكل (‪ٌ )6 –5‬وضح رمزي القسمٌن‪.‬‬
‫الشكل ‪ٌ 6–5‬وضح رمزي ترانزستور ذي البوابة المعزولة نسق األستنزاف‬
‫‪54‬‬
‫شكل (‪ٌ )7-5‬وضح دابرة ترا نزستور نسق األستنزاؾ ذي القناة السالبة‪ ،‬حٌث ٌمكن التحكم‬
‫بمقدار تٌار المصرؾ (‪ )ID‬عن طرٌق التحكم بمقدار فولتٌة البوابة العكسٌة (‪ ،)VGS‬فكلما زادت‬
‫فولتٌة البوابة قل تٌار المصرؾ‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-5‬دائرة ترا نزستور نسق األستنزاف ذو القناة السالبة‬
‫ب ‪ -‬ترانزستور تاثٌر المجال السلٌكونً المعدنً ذو البوابة المعزولة الذي ٌعمل بنسق التعزٌز فقط‬
‫( )‪:)Enhancement Mod (MOS FET‬‬
‫ٌتكون من نفس تركٌب ترا نزستور نوع نسق األستنزاؾ اال ان طبقة القاعدة (‪ )p‬تمتد إلى ان‬
‫تصل طبقة أوكسٌد السٌلكون (‪ ،)sio2‬اي عدم وجود قناة بٌن المصدر والمصرؾ‪ .‬حٌث ال ٌعمل هذا‬
‫الترانزستور اال اذا طبقت فولتٌة موجبة على البوابة‪ .‬شكل (‪ٌ )8 – 5‬وضح الرمز المنطقً لقسمً‬
‫الترانزستور‪.‬‬
‫ا‬
‫لشكل ‪ 8–5‬الرمز ا لمنطقً لقسمً ترانزستور نسق التعزٌز فقط‬
‫‪55‬‬
‫اسئلة الفصل الخامس‬
‫‪ – 1‬عدد انواع ترا نزستور تاثٌر المجال (‪.)FET‬‬
‫‪ – 2‬كٌؾ ٌعمل ترا نزستور تاثٌر المجال (‪ )FET‬نوع االتصالً؟‬
‫‪ – 3‬وضح كٌؾ ٌمكن التحكم بتٌار المصرؾ لترانزستور تاثٌر المجال نسق األستنزاؾ؟‬
‫‪ - 4‬قارن بٌن االنواع الثالثة لترانزستور تاثٌر المجال (‪.)FET‬‬
‫‪ – 5‬قارن بٌن الترا نزستور العادي وترانزستور تاثٌر المجال (‪.)FET‬‬
‫‪ -6‬علل ٌسمى ترانزستور تاثٌر المجال السٌلٌكونً المعدنً )‪) MOS FET‬‬
‫بذو البوابة المعزولة ؟‬
‫‪56‬‬
‫الفصل السادس‬
‫مكبرات (مضخمات) القدرة )‪(Power Amplifiers‬‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ -:‬هدؾ الفصل السادس الى ا لتعرؾ على مكبرات القدرة‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ -:‬بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪ ٌ .1‬تعرؾ على مبدا عمل مكبرات القدرة‪.‬‬
‫‪ ٌ .2‬تعرؾ على انواع مكبرات القدرة‪.‬‬
‫‪ٌ .3‬رسم كل نوع وخصابصه‪.‬‬
‫‪57‬‬
‫الفصل السادس‬
‫مكبرات القدرة )‪(Power Amplifiers‬‬
‫‪ 1-6‬رَهيذ‬
‫إلرسال اشارة السلكٌة عن طرٌق هوابً إلى مسافات طوٌلة‪ ،‬فاننا نحتاج إلى تكبٌر قدرتها حتى‬
‫نستطٌع قطع هذه المسافة‪ .‬فكلما زادت القدرة زادت المسافة التً نقطعها ‪ .‬فعلى سبٌل المثال‪ ،‬المحطات‬
‫االرضٌة التً تتصل باالقمار االصطناعٌة ‪ .‬لذلك فاننا نحتاج إلى مكبرات قدرة مناسدبة كمرحلدة اخٌدرة‬
‫قبل الهوابً فً دوابر االرسال‪ .‬تصنؾ مكبرات ا لقدرة حسب نسبة الموجة الداخلة والتً ٌعمدل خاللهدا‬
‫ا لمكبر بصورة خطٌة‪.‬‬
‫‪ 2-6‬مكبرات القدرة الصنف )‪(Class "A" power amplifier) (A‬‬
‫ٌعمل هذا المكبر فً الحالة الخطٌدة خدالل جمٌدع فتدرات الموجدة الداخلدة كمدا فدً الشدكل (‪،)1-5‬‬
‫لذلك ٌسمى بمكبر القدرة صنؾ )‪.(A‬‬
‫شكل ‪ 1-6‬شكل االشارة الداخلة )‪ (Vin‬واالشارة الخارجة )‪ (Vout‬لمكبر صنف )‪(A‬‬
‫فددً هددذا الصددنؾ نختدار نقطددة ا لتشددؽٌل فددً منتصددؾ خددط الحمددل تقرٌبدا كمدا فددً الشددكل (‪،)2-6‬‬
‫وتكددون اش دارة الدددخل )‪ (Vin‬صددؽٌرة بحٌددث ال تددؤدي الدخ دال الترانز سددتور لمنطقددة القطددع‪ ،‬أو منطقددة‬
‫التشبع فً منحنً خواص الخرج‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-6‬خط الحمل للتٌار المستمر )‪ (DC‬وموقع نقطة ا لتشغٌل لمكبر صنف (‪)A‬‬
‫الشكل (‪ٌ ) 3-6‬وضح عدم تشوه االشارة الخارجدة )‪ (Vout‬اذا كا ندت نقطدة التشدؽٌل )‪ (Q‬فدً وسدط خدط‬
‫الحمل للتٌار المتناوب )‪ٌ .(ac‬وضح اٌضا هذا الشكل أكبر اشارة خارجة ٌمكن الحصول علٌها‪.‬‬
‫‪58‬‬
‫شكل ‪ 3-6‬خط الحمل للتٌار المتناوب (‪ )AC‬لمكبر صنف )‪(A‬‬
‫ان ا هم مٌزة لمكبر القدرة صنؾ )‪ (A‬هً انه ال ٌ وجد تشدوه فدً اشدارة الخدرج تقرٌبدا‪ ،‬فأمدا مدن‬
‫عٌوبه فاننا نحتاج دابما لقدرة كهربا بٌدة لتشدؽٌل المكبدر‪ ،‬وهدذه القددرة تدا تً مدن مصددر فولتٌدة مباشدر‪،‬‬
‫وتسدتخدم فددً تحدٌددد نقطدة التشددؽٌل وال ٌظهددر منهدا اال جدزء محدددود فددً اشدارة الخددرج‪ ،‬وٌظددل المكبددر‬
‫الصنؾ )‪ (A‬محتاجا لقدرة كهربابٌة طوال فترة تشؽٌله‪ ،‬وهو لذلك ؼٌر مناسب لتكبٌر االشارات عندما‬
‫تحتداج لقدددرة عالٌدة مددن المكبدر‪ ،‬وتكددون الطاقدة المهدددورة عالٌدة جدددا فدً هددذه الحالدة ‪ٌ .‬كبددر هدذا النددوع‬
‫االشارة لكل ‪ 360‬درجة من طور االشارة‪ .‬وكمثا ل لمكبر قدرة صنؾ )‪ ،(A‬هو مكبر الباعث المشترك‬
‫الذي سبق دراسته فً الفصل الرابع‪ ،‬وكما موضح بالشكل (‪.)4-6‬‬
‫شكل ‪ 4-6‬دائرة مكبر باعث مشترك وهً دا ئرة مكبر قدرة صنف )‪(A‬‬
‫‪59‬‬
‫لحساب كسب القدرة فان‪:‬‬
‫(‪............)1-6‬‬
‫)‬
‫‪Rin‬‬
‫( ‪Ap=Av‬‬
‫‪Rout‬‬
‫حٌث ان‪:‬‬
‫ربح القدرة‪Ap :‬‬
‫ربح الفولتٌة‪Av :‬‬
‫مقاومة الداخل‪Rin :‬‬
‫مقاومة الخارج‪Rout :‬‬
‫‪ 3-6‬مكبرات القدرة صنف )‪(Class "B" Power amplifiers) (B‬‬
‫ان مكبددرات ا لقدددرة صددنؾ )‪ (B‬هددو اكثددر كفداءة‪ ،‬وفددً هددذا النددوع مددن المكبددرات تسددتهلك الطاقددة‬
‫الكهربا بٌة فقط عند حالة التوصٌل (‪ 180º‬درجة من طور االشارة الداخلة)‪ .‬أما فً النصؾ االخدر مدن‬
‫االشارة فٌكون الترانزستور فً حالة قطع‪ ،‬وٌكون الخارج عبا رة عن نصؾ موجة جٌبٌة‪ .‬ا ن خرج هذا‬
‫المكبر ٌؤدي إلى تشوه كبٌر فً االشارة الخارجة بالنسبة لالشارة الداخلة‪ ،‬حٌث ٌختفً نصدؾ االشدارة‬
‫الخارجة وكما موضح فً الشكل (‪ ،)5-6‬حٌث شكل االشدارة الداخلدة واالشدارة الخارجدة لمكبدر صدنؾ‬
‫)‪.(B‬‬
‫شكل ‪ 5-6‬االشارة الداخلة )‪ (Vin‬واالشارة الخارجة )‪ (Vout‬لمكبر قدرة صنف (‪)B‬‬
‫شكل ‪ 6-6‬خط حمل التٌار المستمر )‪ ،(DC‬وموقع نقطة التشغٌل )‪ (Q‬لمكبر قدرة صنف )‪(B‬‬
‫ان هذا ا لنوع تكون نقطة تشؽٌله على حافة منطقة القطع تماما‪ ،‬وكما موضح فً شكل (‪.)6-6‬‬
‫‪60‬‬
‫ان الشكل (‪ٌ )7-6‬وضح دا برة مكبر قدرة صنؾ )‪ ،(B‬وهً عبارة عن دا برة مكبر عبيع مشترك‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-6‬دائرة مكبر قدرة صنف )‪ (B‬وهً دائرة مكبر جبٍغ مشترك‬
‫‪ 4-6‬مكبرات الدفع والسحب (مكبرات صنف )‪(Push-pull Amplifier) (A-B‬‬
‫لقد درسنا فً مكبرات القدرة صنؾ )‪ (B‬ان نصؾ اشارة ا لدخل فقط تدم تكبٌرهدا‪ ،‬فدإذا اردندا ان‬
‫ٌكبر النصؾ االخر من االشارة الداخلة‪ ،‬فاننا نضدٌؾ مكبدرا ا خدر مدن نفدس الندوع‪ ،‬وٌسدمى هدذا الندوع‬
‫بمكبر الدفع والسحب أو مكبر صنؾ )‪ (A-B‬كما موضح فً الشكل (‪.)8-6‬‬
‫شكل ‪ 8-6‬دائرة مكبر الدفع والسحب وهً دائرة صنف )‪(A-B‬‬
‫‪61‬‬
‫ٌقوم الترانزستور )‪ (T1‬بالعمل (التوصٌل) خالل النصؾ الموجدب‪ ،‬والترانزسدتور )‪ (T2‬بالعمدل‬
‫(التوصٌل) خالل النصؾ السالب من اشارة الدخل‪ ،‬وتستخدم الداٌودان (‪ ) D1 ،D2‬والمقاومتان (‪،R2‬‬
‫‪ )R1‬ألنحٌاز الترانزستور ‪ .‬وتكون قٌم المقاومتٌن متساوٌة‪ ،‬ولحساب مقدار تكبٌر القدرة نتبع ما االتً‪:‬‬
‫(‪...........)2-6‬‬
‫‪1‬‬
‫‪I c(sat) Vcc‬‬
‫= ‪Pout‬‬
‫‪4‬‬
‫علما ان‪:‬‬
‫‪0.5VCC‬‬
‫(‪...........)3-6‬‬
‫‪RL‬‬
‫وبا لتعوٌض عن قٌمة )‪ Ic(sat‬فً قانون القدرة‪ ،‬فان‪:‬‬
‫(‪............)4-6‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0.5 VCC‬‬
‫‪RL‬‬
‫×‬
‫‪1‬‬
‫= )‪Ic(sat‬‬
‫= ‪Pout‬‬
‫‪4‬‬
‫مثال (‪)1-6‬‬
‫احسب قٌمة قدرة الخرج لدا برة مكبدر قددرة صدنؾ )‪ (A-B‬اذا علمدت ان ‪ ،Vcc=20V‬وقٌمدة مقاومدة‬
‫الحمل ‪.8Ω‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.5 VCC‬‬
‫= ‪Pout‬‬
‫‪× .‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪4‬‬
‫‪0.5)20(2‬‬
‫‪= 6.25w‬‬
‫‪4×8‬‬
‫= ‪Pout‬‬
‫‪ 5-6‬مكبر القدرة الصنف )‪(Class C power amplifier) (C‬‬
‫النددوع االخٌددر مددن المكبددرات‪ ،‬هددو صددنؾ )‪ ،(class C) (C‬وفددً هددذا النددوع نكبددر اقددل مددن ‪90º‬‬
‫درجة من االشارة الداخلة‪ .‬الن الترانز ستور ٌكون فً حالة قطع معظم الوقت ممدا ٌدوفر طاقدة التشدؽٌل‬
‫وبرفع كفاءة المكبر‪ .‬ان الخرج الناتج من هذا الصنؾ من مكبرات ا لقدرة ٌكون مشوها جددا‪ ،‬ولكدن فدً‬
‫بعض التطبٌقدات فدان هدذا الندوع مدن المكبدرات مفٌدد جددا‪ ،‬حٌث ٌسدتخدم فدً تكبٌدر التدرددات الرادٌوٌدة‬
‫وكذلك فً دوابر المحدددات‪ .‬الشدكل (‪ٌ )9-6‬وضدح شدكل كدل مدن االشدارة الداخلدة‪ ،‬واالشدارة الخارجدة‬
‫لمكبر صنؾ )‪.(C‬‬
‫‪62‬‬
‫شكل ‪ 9-6‬اشارة الدخل واشارة الخرج لمكبر صنف )‪(C‬‬
‫وٌمكن حساب قٌمة تكبٌر القدرة كاآلتً‪:‬‬
‫‪0.5VCC2‬‬
‫(‪..........)5-6‬‬
‫‪Rout‬‬
‫=‪Pout‬‬
‫مثال (‪)3-6‬‬
‫احسدددب قٌمدددة قددددرة الخارجدددة لمكبدددر صدددنؾ )‪ (C‬اذا علمدددت ان ‪ Vcc=24V‬وقٌمدددة مقاومدددة الخدددرج‬
‫(‪.)100Ω‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪0.5VCC 2 0.5× )24(2‬‬
‫= ‪Pout‬‬
‫=‬
‫‪= 2.88w‬‬
‫‪Rout‬‬
‫‪100‬‬
‫‪63‬‬
‫اسئلة الفصل السادس‬
‫‪ - 1‬اٌن تختار نقطة ا لتشؽٌل فً مكبرات القدرة الصنؾ )‪ (A‬؟ وضح ذلك مستعٌنا بالرسم‪.‬‬
‫‪ - 2‬مدا اهددم ممٌددزا ت وعٌددوب مكبددر القدددرة الصددنؾ )‪(A‬؟ وا ي نددوع مددن المكبددرات التددً درسددناها فددً‬
‫الفصل الرا بع هً مكبر القدرة صنؾ )‪(A‬؟‬
‫‪ - 3‬وضح مع الرسم االشارة الداخلة )‪ (Vin‬واالشارة الخارجة )‪ (Vout‬لمكبر القدرة صنؾ )‪.(B‬‬
‫‪ - 4‬اي نوع من المكبرات التً درسناها فً الفصل الرا بع هً مكبر قدرة صنؾ )‪(B‬؟‬
‫‪ - 5‬ما ا لفرق بٌن نقطة التشؽٌل لمكبر القدرة صنؾ )‪ (A‬وصنؾ )‪(B‬؟‬
‫‪ - 6‬لماذا ٌستخدم مكبر الدفع والسحب (صنؾ ‪ ) A-B‬وضح ذلك مع الرسم؟‬
‫‪ - 7‬م دا الفا بدددة مددن اسددتخدام مكبددر القدددرة الصددنؾ )‪ ،(C‬أشددرح ذلددك مسددتعٌنا بشددكل االش دارة الداخل دة‬
‫والخارجة؟‬
‫‪ - 8‬احسددب )‪ (Vcc‬اذا علمددت ا ن قٌمددة قدددرة ا لخددرج لمكبددر للقدددرة صددنؾ )‪ (Pout=3w) (C‬ومقاوم دة‬
‫الخارج ‪.Rout =50 Ω‬‬
‫‪ - 9‬احسددب قٌمددة مقاوم دة الحمددل )‪ (RL‬لمكبددر قدددرة صددنؾ )‪ (A-B‬اذا علمددت ان ‪ ، Vcc =25V‬وان‬
‫قٌمة قدرة الخرج )‪.(Pout = 7w‬‬
‫‪64‬‬
‫الفصل السابع‬
‫استجابة المكبر التردد والمكبرات المنغمة‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل إلى التعرؾ على استجابة المكبرر التردد والمكبرات المنؽمة‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ تاثٌر متسعات الربط والتمرٌر على معامل ربح المكبر‪.‬‬
‫‪ٌ - 2‬عرؾ تاثٌر المتسعات الداخلٌة على معامل ربح المكب‪.‬‬
‫‪ٌ – 3‬عرؾ تاثٌر التردد على معامل ربح المكبر المنؽم‪.‬‬
‫‪ٌ – 4‬عرؾ انواع المكبرات المنؽمة‪.‬‬
‫‪65‬‬
‫الفصل السابع‬
‫أستجابة المكبر للتردد والمكبرات المنغمة‬
‫‪ 1-7‬أستجابة المكبر للتردد ( ‪)Amplifier Frequency Response‬‬
‫استجابة ا لمكبر للتردد هً التؽٌر الحاصل فً ربح ا لمكبر عند مدى معٌن من ترددات االشارة‬
‫الداخلة‪ .‬حٌث تتاثر استجابة المكبر فً الترددات الواطبة والترددات العالٌة‪.‬‬
‫‪ 2-7‬أستجابة التردد الواطئ‬
‫شكل (‪ٌ )1-7‬وضح دابرة مك بر مربوطة بطرٌقة الباعث المشترك‪ .‬حٌث ان ربح المكبر ٌعتمد على‬
‫الفولتٌة الخارجة كما فً العالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫حٌث ان ‪ AV:‬ربح فولتٌة المكبر‬
‫شكل ‪ 1-7‬دائرة مكبر الباعث المشترك‬
‫لذا فان اي هبوط فً فولتٌة االشارة ٌسبب انخفا ً‬
‫ض ا فً ربح فولتٌة المكبر‪ .‬حٌث ان كال من‬
‫متسعة الربط (‪ )C1‬ومتسعة التمرٌر (‪ )CE‬تسبب ه بوط فً فولتٌة االشارة الخارجة‪ .‬ان ممانعة اٌة‬
‫متسعة تتناسب عكسٌا مع التردد كما فً العالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫= ‪X‬‬
‫لذلك فان (‪ )XC‬تزداد كلما زاد تردد االشارة‪ ،‬مما ٌسبب هبوط فً ا لفولتٌة على طرفً المتسعة‬
‫(‪ (C1‬والمتسعة (‪ .)CE‬حٌث تقل الفولتٌة الخارجة (‪ )VOut‬على طرفً المقاومة (‪ ،)RL‬وبالتالً ٌقل‬
‫ربح المكبر‪ .‬الشكل (‪ٌ ) 2 -7‬وضح منحنً أستجابة المكبر حٌث العالقة بٌن التردد وربح المكبر‪.‬‬
‫‪66‬‬
‫اذ ٌالحظ ان ربح ا لمكبر ٌنخفض عند الترددات الواطبة بسبب ممانعة متسعة الربط وممانعة‬
‫متسعة التمرٌر‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-7‬منحنً استجابة المكبر‬
‫‪ 3-7‬استجابة التردد العالً‬
‫فدددً التدددرددات العا لٌدددة وحسدددب نظرٌدددة مٌلدددر (‪ ) Miller‬تظهدددر علدددى اطدددراؾ المكبر(اقطددداب‬
‫الترا نزستور) متسعات تسمى بالمتسعات الداخلٌة (القطبٌة) كما موضح فً الشكل (‪.)3-7‬‬
‫شكل ‪ 3-7‬المتسعات الداخلٌة لمكبر الترانزستور‬
‫حٌث ٌكون للمتسعتٌن ( ‪ )C bc،Cbe‬تا ثٌر على ربح فولتٌة المكبر‪ ،‬حٌث فكلما زاد تردد االشارة‬
‫المراد تكبٌرها قل ربح فولتٌة المكبر‪ .‬كما ان تاثٌر المتسعات الداخلٌة ال ٌظهر فً الترددات الواطبة;‬
‫الن قٌم سعاتها تكون قلٌلة عند هذه الترددات‪.‬كما فً شكل (‪ )2-7‬منحنً استجابة المكبر‪ ،‬حٌث‬
‫ٌنخفض ربح المكبر عند الترددات العالٌة بسبب تاثٌر المتسعات الداخلٌة‪.‬‬
‫‪ 4-7‬تردد القطع (‪)Cutoff Frequency‬‬
‫تردد القطع هو التردد الذي تهبط عنده ا على قٌمة لربح المكبر(‪ )AV‬إلى(‪ .)0.707 AV‬فمثال اذا‬
‫كانت ا على قٌمة لربح المكبر (‪ )AV =2‬تصبح قٌمتها (‪ )0.707×2 = 1.414‬عند تردد القطع‪ٌ .‬رمز‬
‫لتردد القطع بالرمز (‪ )fc‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪67‬‬
‫‪ :fc1‬قٌمة اقل تردد قطع‪ fc2 ،‬قٌمة ا على تردد قطع‬
‫𝐴 × ‪𝐹 = 0 707‬‬
‫قانون تردد القطع ‪:‬‬
‫شكل ‪ٌ 4-7‬وضح ترددي القطع‬
‫‪ 5-7‬عرض الحزمة ( ‪)Band Width‬‬
‫عرض الحزمة (‪ )BW‬هو التردد المحصور بٌن ا على تردد قطع‪ ،‬وا قل تردد قطع ٌمكن ان ٌكبر‬
‫فً دابرة المكبر كما فً الشكل (‪.)4 -7‬‬
‫𝒇‪−‬‬
‫𝒇=𝑾‬
‫‪ 6-7‬أستجابة المكبرات المنغمة ( ‪)Tuned Amplifiers‬‬
‫المكبر المنؽم هو المكبر ا لذي ٌحتدوي علدى دا بدرة رندٌن تدوازي واحددة أو اكثدر‪ ،‬وتكدون بمثابدة‬
‫ممانعة حمل المكبر‪ .‬شكل (‪ٌ )5 -7‬وضدح دا بدرة مكبدر مدنؽم‪ .‬حٌدث ٌدتم اختٌدار تدردد الدرنٌن المطلدوب‬
‫بواس طة تنظٌم قٌم عناصر دابرة الرنٌن‪ ،‬فا ن تردد الرنٌن كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫√‬
‫‪68‬‬
‫= 𝒇‬
‫‪L1‬‬
‫شكل ‪ 5 -7‬دا ئرة مكبر منغم مرحلة واحدة‬
‫‪ 7-7‬انواع المكبرات المنغمة‬
‫ٌتم تصنٌؾ هذه المكبرات إلى عدة انواع تبعا لما ٌأتً‪:‬‬
‫‪ – 1‬مكبرات الحزمة العرٌضة‬
‫ا– عرض الحزمة ‪:‬‬
‫‪ – 2‬مكبرات الحزمة الضٌقة‬
‫ب– القدرة الخارجة‪:‬‬
‫‪ – 1‬مكبرات االشارة الصؽٌرة‬
‫‪ - 2‬مكبرات االشارة الكبٌرة‬
‫ﺠ– عدد مراحل التكبٌر‪:‬‬
‫‪ – 1‬مكبر منؽم ذو مرحلة واحدة‬
‫‪ -2‬مكبر منؽم ذو مرحلتٌن‬
‫‪ -3‬مكبر منؽم ذو عدة مراحل‬
‫‪ 8-7‬مكبرات الحزمة العرٌضة المنغمة ( ‪)Broadband uned Amplifiers‬‬
‫فً الشكل (‪ٌ ) 6 -7‬وضح منحنً االستجابة المثا لً لمكبر حزمة عرٌضة‪ ،‬وفٌه ٌكون معامل ربح‬
‫المكبر منخفضا وعرض حزمة كبٌرا‪ٌ .‬كثر استعمال هذه المكبرات فً مراحل التردد الوسٌط لجهازي‬
‫الرادٌو والتلفزٌون‪.‬‬
‫‪69‬‬
‫شكل ‪ 6-7‬منحنً االستجابة المثا لً لمكبر حزمة عرٌضة‬
‫‪ 9-7‬مكبرات الحزمة الضٌقة المنغمة (‪(Narrowband Tuned Amplifiers‬‬
‫شكل (‪ٌ )7-7‬وضح منحنً استجابة مكبر حزمة ضٌقة ‪ .‬حٌث ٌستجٌب هذا ا لمكبر لحزمة ضٌقة‬
‫من الترددات ا لمحصورة بٌن ترددي القطع‪ .‬تكون ممانعة حمل المكبر عالٌة جدا مقارنة بممانعة حمل‬
‫مكبر الحزمة العرٌضة‪ ،‬لذا فان معامل ربح هذا المكبر تكون عالٌة‪ٌ .‬مكن زٌادة معامل ربح الفولتٌة‬
‫وزٌادة عرض حزمة المكبر المنؽم باستعمال ا كثر من مرحلة لمكبر منؽم‪ٌ .‬كثر استعمال هذه المكبرات‬
‫فً جهاز الرادٌو لتكبٌر التردد الرادٌوي المطلوب‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-7‬منحنً استجابة مكبر حزمة ضٌقة‬
‫‪70‬‬
‫اسئلة الفصل السابع‬
‫‪ – 1‬ما تاثٌر متسعات الربط ومتسعات التمرٌر على معامل ربح المكبر؟‬
‫‪ – 2‬وضح مع الرسم تاثٌر المتسعات الداخلٌة لمكبر الترا نزستور على معامل الربح‪.‬‬
‫‪ -3‬عرؾ ما ٌلً‪ :‬تردد القطع‪ ،‬عرض الحزمة‪ ،‬منحنً استجابة المكبر‪.‬‬
‫‪ – 4‬ما المقصود بالمكبر المنؽم؟‬
‫‪ –5‬عدد انواع المكبرات المنؽمة‪.‬‬
‫‪ –6‬قارن بٌن مكبر الحزمة العرٌضة‪ ،‬ومكبر الحزمة الضٌقة‪.‬‬
‫‪71‬‬
‫الفصل الثامن‬
‫المذبذبات‬
‫االهذاف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى التعرؾ على المذبذبات‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ :‬بعد ان اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪ٌ .1‬عرؾ انواع المذبذبات‪.‬‬
‫‪ٌ .2‬عرؾ التؽذٌة ا لعكسٌة وشروط عملٌة التذبذب‪.‬‬
‫‪ٌ .3‬عرؾ تركٌب ونظرٌة عمل مذبذبات الموجة الجٌبٌة‪ ،‬والمذبذبات ؼٌر الجٌبٌة‪.‬‬
‫‪ٌ .4‬عرؾ قوانٌن المذبذبات‪ ،‬وحساب تردد رنٌن المذبذبات‪.‬‬
‫‪ٌ .5‬حل جمٌع االسبلة فً نهاٌة الفصل‪.‬‬
‫‪72‬‬
‫الفصل الثامن‬
‫المذبذبات )‪(Oscillators‬‬
‫‪ 1-8‬تمهٌد‬
‫تسمى الدابرة االلكترونٌة ا لتً تقوم بتولٌد اشارة كهربا بٌة متؽٌرة بالمذبذب‪ ،‬وٌمكن تقسٌم‬
‫المذبذبات إلى قسمٌن اساسٌٌن هما‪- :‬‬
‫ا‪ -‬المذبذبات الجٌبٌة )‪(Sinusoidal Oscillators‬‬
‫ب‪ -‬المذبذبات ؼٌر الجٌبٌة )‪)Non- Sinusoidal Oscillators‬‬
‫ان كال ا لنوعٌن ٌعتمد على مبدا التؽذٌة العكسٌة )‪ ،(Feedback‬وا لذي سنتطرق له فٌما ٌاتً‬
‫باختصار‪.‬‬
‫‪ 2-8‬التغذٌة العكسٌة )‪)Feedback‬‬
‫هً اخذ جزء من االشارة الخارجة من المكبر واعادتها إلى الدا خل بحٌث تتحد االشارة الراجعة‬
‫مع الداخل االساسٌة‪ ،‬وتحدث تؽٌر ؼٌر عادي فً اداء النظام وخواصه‪.‬‬
‫ٌمكن تقسٌم دوابر التؽذٌة العكسٌة إلى نوعٌن هما‪-:‬‬
‫ا ‪ -‬تؽذٌة عكسٌة سالبة )‪)Negative Feed back‬‬
‫ٌكون طور االشارة الخارجة المؽذاة عكسٌا مضاد لطور االشارة الداخلة‪ ،‬ا ي ٌوجد فرق فً‬
‫الطور ٌساوي ‪ °180‬بٌن االشارة الراجعة واشارة الدخل‪.‬‬
‫ب – تؽذٌة عكسٌة موجبة )‪)Positive Feedback‬‬
‫ٌكون طوراالشارة الخارجة المؽذاة عكسٌا متفقا مع طور االشارة الداخلة لذلك فان التكبٌر ٌزداد‬
‫فً المكبر بعد التؽذٌة العكسٌة الموجبة‪ ،‬واالستعمال ا لربٌس للتؽذٌة العكسٌة الموجبة هو فً‬
‫المذبذبات‪.‬‬
‫الشكل (‪ٌ ) 1-8‬وضح مخطط التؽذٌة العكسٌة ا لموجبة‪ ،‬حٌث (‪ )A‬كسب المكبر و(‪ )B‬كسب دابرة‬
‫التؽذٌة العكسٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 1 –8‬مخطط التغذٌة العكسٌة الموجبة‬
‫‪73‬‬
‫ٔ‪ًٚ‬كٍ ؽسبة انشثؼ انكه‪ ٙ‬نهذائشح (‪ )Af‬يٍ انقبٌَٕ االر‪:ٙ‬‬
‫= 𝑓𝐴‬
‫) ‪………………..(1-8‬‬
‫ؽ‪ٛ‬ش ‪ : Af‬انشثؼ ثعذ انزغز‪ٚ‬خ انعكس‪ٛ‬خ‬
‫ٔ ‪ :A‬انشثؼ قجم انزغز‪ٚ‬خ انعكس‪ٛ‬خ‬
‫ٔ ‪ :B‬انشثؼ َسجخ انزغز‪ٚ‬خ انعكس‪ٛ‬خ‬
‫‪ 3-8‬مبدا عمل المذبذب‬
‫ان الفكرة ا لربٌسة عن كٌفٌة قٌأم ا لمذبذب لتولٌد اشارة خارجة بدون اشارة داخلة خارجٌة‪ ،‬هً‬
‫فكرة استخدام تؽذٌة عكسٌة موجبة من‪ ،‬اجل تزوٌد اشارة للمدخل بدال من اشارة الداخل‪ ،‬ومن المعلوم‬
‫ان المذبذب ال ٌولد طاقة‪ ،‬وانما هو ٌحول طاقة (‪ )DC‬إلى (‪.)AC‬‬
‫‪ 1-3-8‬شروط حدوث التذبذب )‪)Conditions for Oscillation‬‬
‫سنوضح ونشرح االن كٌفٌة الحصول على اشارة خارج أو تولٌد ذبذبة كهربابٌة وبدون اشارة‬
‫داخل خارجٌه باستخدام مكبر التؽذٌة العكسٌة الموجبة (مبدا عمل ا لمذبذب)‪ .‬من خالل الشكل (‪)2-8‬‬
‫ٌوضح مخطط التؽذٌة العكسٌة الموجبة وبدون اشارة داخل خارجٌة‪.‬‬
‫‪X‬‬
‫‪V‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪V‬‬
‫‪Vf‬‬
‫الشكل ‪ 2-8‬مخطط التغذٌة العكسٌة الموجبة بدون إ شارة داخل خارجٌة‬
‫نالحظ من الشكل (‪ )2-8‬اننا قبل توصٌل النقطتٌن (‪ X‬و ‪ )Y‬فاننا نحتاج إلى اشارة داخلة‬
‫للحصول على اشارة خارجة ولكن بعد توصٌل النقطتٌن (‪ X‬و‪ )Y‬فان اشارة التؽذٌة العكسٌة تؽذي‬
‫المكبر وفً هذه الحالة تنتفً الحاجة إلى اشارة داخلة‪ ،‬اي تتحول الدا برة من مكبر إلى مذبذب‪ ،‬فٌقوم‬
‫بتجهٌز اشارة خارجة دون الحاجة إلى اشارة داخلة‪.‬‬
‫توجد ثالثة احتماالت للمذبذبات وهً‪:‬‬
‫‪ .1‬اذا كان )‪ (AB > 1‬من المعادلة (‪ )1‬فان جهد االشارة الخـارجة سٌتزاٌد كما مبـٌن فً‬
‫الشـكل(‪ 3-8‬أ)‪.‬‬
‫‪ .2‬اذا كان )‪ (AB =1‬من المعادلة (‪ )1‬فان جهد االشارة الخارجة ٌكون مستقرا كما مبٌن‬
‫الشكل(‪ 3-8‬بـ) ‪.‬‬
‫‪74‬‬
‫فً‬
‫‪ .3‬اذا كان )‪ (AB <1‬من المعادلة (‪ ) 1‬فان جهد االشارة الخارجة سٌتخامد كما مبٌن فً‬
‫(‪3 -8‬جـ)‪.‬‬
‫الشـكل‬
‫( أ ) تزاٌد‬
‫(ب) استقرار‬
‫(جـ) إخماد‬
‫الشكل‪ٌ 3-8‬وضح االحتماالت الثالث للمذبذب‬
‫‪ 4-8‬مذبذبات الموجة الجٌبٌة‬
‫تقسم مذبذبات الموجة الجٌبٌة إلى قسمٌن وفقا لعنا صر تحدٌد تردد المذبذب هما‪:‬‬
‫ا‪ -‬مذبذبات المقاومة – المتسعة )‪)RC Oscillators‬‬
‫تستخدم هذه المذبذبات فً تولٌد االشارات ذات الترددات الصؽٌرة نسبٌا‪ ،‬والترددات السمعٌة‬
‫وهً على انواع‪.‬‬
‫نذكر منها المذبذب ا لمزحزح للطور )‪ (Phase shift Oscillator‬والمبٌن فً الشكل (‪.)4 -8‬‬
‫شكل ‪ 4-8‬مذبذب ازاحة الطور‬
‫‪75‬‬
‫للمكبر ازاحة طور مقدارها ‪ ،°180‬الن االشارة تؽذي اإلدخال القالب‪ .‬اخراج المكبر ٌؽذي‬
‫خلفٌا إلى ثالث مراحل من دابرة (‪ )RC‬الن اقصى زاوٌة انحراؾ بالطور تعطٌنا دابرة (‪)RC‬هً‬
‫(‪ )90°‬معتمدة بذلك على ا لتردد‪ .‬لذلك تكون ازاحة الطور الكلٌة للمراحل الثالث من دابرة )‪ )RC‬هً‬
‫(‪ ،)180°‬ونتٌجة لذلك تكون ازاحة الطور حول الدابرة كلها(‪ )360°‬والتً تكافىء ‪ °0‬بتحلٌل مباشر‪-‬‬
‫لكنه معقد‪ -‬للمراحل الثالث لدابرة ‪ٌ RC‬مكن ا ن نحصل على الصٌؽة اآلتٌة لحساب التردد‪.‬‬
‫(‪............)2-8‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2RC 6‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫مثال (‪)1-8‬‬
‫فً الدابرة المبٌنة فً الشكل( ‪ )4 -8‬اذا كا نت سعة كل من المتسعات الثالثة تساوي( ‪)C=68pf‬‬
‫وقٌم المقاومات الثالثة تساوي (‪ )R=1MΩ‬احسب تردد االشارة ا لمتولدة من هذا المذبذب‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2RC 6‬‬
‫‪ 956Hz‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2 10  68 10 12 6‬‬
‫‪6‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫ب‪ -‬مذبذبات الملؾ – المتسعة (‪:)LC‬‬
‫تستعمل مذبذبات )‪ (LC‬فً تولٌد االشارات ذات الترددات العالٌة‪ ،‬وفٌها تكون دا برة تحدٌد‬
‫التردد عبا رة عن ملؾ ومتسعة‪( :‬دا برة رنٌن) وهً شابعة االستخدام فً اجهزة االتصاالت وذات‬
‫انوا ع عدٌدة منها‪:‬‬
‫‪ -1‬مذبذب هارتلً )‪)Hartley Oscillator‬‬
‫سمً هذا المذبذب باسم مخترعه العالم هارتلً وهو موضح فً الشكل (‪)5-8‬‬
‫‪C4‬‬
‫‪C3‬‬
‫‪C2‬‬
‫شكل ‪ 5-8‬مذبذب هارتلً‬
‫‪76‬‬
‫فً هذا ا لمذبذب تتكون دابرة ا لرنٌن من ملؾ ٌحتوي على نقطة وسطٌة ومتسعة‪ .‬ا ن كل ملؾ‬
‫ٌحتوي على نقطة وسطٌة تتكون على طرفٌه فولتٌتان مختلفتان بالطور بزاوٌة مقدارها ‪ .180°‬ان‬
‫االشارة الخارجة من الملؾ ‪ L1‬والتً ٌتم من خاللها التؽذٌة ال عكسٌة تتحد مع طور اشارة القاعدة‪،‬‬
‫وبذلك تحقق شرط فرق الطور ‪ ،360°‬وٌحسب تردد االشارة المتولدة بهذا المذبذب بالقانون االتً‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2 L1  L2 C‬‬
‫(‪..........)3-8‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫مثال (‪)2-8‬‬
‫احسب التردد المتولد بدا برة مذبذب هارتلً المبٌنة فً الشكل (‪ ،)5-8‬اذا كان معامل الحث الذاتً‬
‫للملؾ )‪ (L1=L2=1mH‬وسعة المتسعة )‪(0.01 μƒ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2 L1  L2 C‬‬
‫الحـــــــــــل‪:‬‬
‫‪= 35606.178 HZ = 35.606 KHZ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1  1103  0.01106‬‬
‫‪2‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪ -2‬مذبذب كولبتس ( ‪)Colpitts Oscillator‬‬
‫تم اكتشاؾ هذا المذبذب ‪ -‬ألول مرة‪ -‬من قبل العالم كولبتس‪ ،‬وٌعتمد مبدا التؽذٌة العكسٌة‬
‫الموجبة على تارٌض النقطة ا لوسطٌة بٌن متسعتٌن بجعل طور فولتٌة كل منهما ٌختلؾ عن االخرى‬
‫بزاوٌة مقدارها ‪ .°180‬الشكل (‪ٌ )6 -8‬وضح دا برة مذبذب كولبتس‪.‬‬
‫شكل ‪ 6-8‬مذبذب كولبتس‬
‫ٌستعمل هذا ا لمذبذب بكثرة فً مولدات االشارة التجارٌة ا لتً تزٌد على (‪ )1MHz‬وٌعتمد هذا‬
‫النوع من المذبذبات على التفرع السعوي بدال من التفرع الحثً‪ ،‬وٌستعمل الفولتٌه عبر ‪ C2‬لسوق‬
‫القا عدة بتولٌؾ المتسعتٌن معا‪ٌ .‬حسب تردد هذا المذبذب بالقانون االتً‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫(‪.......(4-4‬‬
‫‪77‬‬
‫‪C1C2‬‬
‫‪C1  C2‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪2 L‬‬
‫مثال (‪)3-8‬‬
‫احسب تردد مذبذب كولبتس المبٌن فً الشكل (‪ )6 -8‬اذا كا نت قٌم كل من (‪ )C1 ،C2‬تساوي ‪μƒ‬‬
‫‪ 0.05‬ومعامل الحث الذاتً للملؾ ‪.L =(500) μH‬‬
‫‪1‬‬
‫‪C1C2‬‬
‫‪C1  C2‬‬
‫‪ 4503.86Hz  4.5KHz‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪2 L‬‬
‫‪1‬‬
‫‪6‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0.05 10  0.05 10‬‬
‫‪0.05  0.05106‬‬
‫‪F0 ‬‬
‫‪2 500 10 6 ‬‬
‫‪ -3‬المذبذب البلوري )‪)Crystal Oscillator‬‬
‫تظهر بعض البلورات الموجودة فً الطبٌعة خاصٌة االهتزاز المٌكانٌكً‪ ،‬عندما تسلط فولتٌة‬
‫يزُبٔثخ عبرها‪ ،‬تهتز بتردد الفولتٌة المسلطة وبالعكس‪ ،‬لو اجبرتها على االهتزاز فانها تولد فولتٌه‬
‫يزُبٔثخ ‪ .‬ومن هذه البلورات بلورة الكوارتز(‪ (Quartiz‬وأمالح روشٌل )‪،)Rocheile Salts‬‬
‫والتورمالٌن )‪ .(Tourmaline‬ألمالح روشٌل النشاط األكبر فً خاصٌة الكهرومٌكانٌكٌة‪ ،‬ففً فولتٌة‬
‫يزُبٔثخ معٌنة تهتز اكثر من الكوارتز والتورمالٌن‪ ،‬أما مٌكانٌكٌا فهً اال ضعؾ وتنكسر بسهولة‪ .‬ولقد‬
‫استعملت أمال ح روشٌل فً صناعة الالقطات وسماعات االذن ٌظهر التورمالٌن اقل نشاط‬
‫كهرومٌكانٌكً لكنه أمتن من الثال ثة وكذلك هو اؼلى‪ ،‬وٌستعمل احٌانا فً الترددات العالٌة جدا‪.‬‬
‫الكوارتز هو الحل الوسط بٌن نشاط أمالح روشٌل ومتانة التورمالٌن ولعدم ؼالء ثمنه ووفرته فً‬
‫ا لطبٌعة ٌستعمل الكوا رتز بكثرة فً الترددات الرادٌوٌة والمرشحات‪.‬‬
‫عند استعمال البلورة فً الدوابر اال لكترونٌة ٌجب ان توضع شرٌحة الكوا رتز بٌن لوحٌن معدنٌٌن‬
‫كما فً الشكل (‪ 7-8‬ا) وان الدابرة المكافبة للبلورة كما فً الشكل (‪ 7-8‬ب) مكونة من دابرة توالً‬
‫تحتوي على ملؾ ومتسعة ومقاومة ومربوطة معها على التوازي متسعة (‪ )C‬تمثل متسعة اطراؾ‬
‫ا لتوصٌل للبلورة‪.‬‬
‫شكل( ‪ ) 7 -8‬رمز البلورة والدابرة المكافبة لها‬
‫الشكل ‪ 7-8‬الدائرة المكافئة للبلورة ورمزها‬
‫‪78‬‬
‫فً هذه الدا برة ٌعتمد مقدار اهتزاز ا لبلورة على تردد الفولتٌه ا لمسلطة بتؽٌٌر التردد‪ .‬نستطٌع‬
‫الحصول على ترددا ت رنٌن حٌث تكون االهتزازات فً اقصاها ‪.‬عند تردد رنٌن التوالً لكل من‬
‫)‪ (C1,L‬تعمل البلورة كدابرة رنٌن توالً وتكون مقاومتها قلٌلة‪ ،‬فٌهمل تا ثٌر متسعة اطراؾ التوصٌل‬
‫)‪ ،(C2‬ولكن عند تردد ا على من تردد رنٌن التوالً لدابرة )‪ٌ (C1,L‬ؽلب تاثٌر الملؾ )‪ (L‬فً دابرة‬
‫التوا لً فٌكون مع متسعة االطراؾ )‪ (C2‬دا برة رنٌن توازي‪ .‬وٌمكن الحصول على استقرار تردد عال‬
‫عند استخدام البلورات عوضا عن دوابر الرنٌن‪ ،‬وذلك الن تردد رنٌن ا لبلورة ٌتحدد بحجمها‪ ،‬ولٌس‬
‫بالمؤثرات الخارجٌة كمقاومة الحمل ودرجة الحرارة وجهد المصدر‪.‬‬
‫وتعمل البلورات أما فً الشكل المتوالً أو الشكل المتوازي‪ ،‬معتمدة على تصمٌم الدابرة‪.‬‬
‫وٌبٌن الشـكل (‪ )8-8‬الرسومات لمذبذبٌن بلورٌٌن القاعدة ا لمشتركة‪ ،‬ففً الشكل (‪ 8 -8‬أ) تعمل‬
‫البلورة فً الشكل المتوازي لتحل محل دابرة خزان ‪ Lc‬حٌث التؽذٌة العكسٌة معطاة بالمكثؾ‪ .‬وفً‬
‫مذبذب هارتلً فً الشكل (‪ 8 -8‬ب) عمل البلورة فً الشكل المتوالً‪.‬‬
‫‪C‬‬
‫‪R‬‬
‫‪C‬‬
‫‪R‬‬
‫الشكل ‪ 8-8‬مذبذب بلوري قاعدة مشتركة‬
‫‪ 5-8‬مذبذبات الموجات غٌر الجٌبٌة‬
‫من المعلوم ان اكثر االجهزة االلكترونٌة تتعامل مع االشارات الجٌبٌة‪ ،‬ولكن هنالك اجهزة اخرى‬
‫تتعامل مع اشارات ؼٌر جٌبٌه‪ ،‬مثل االشارة المربعة‪ ،‬واالشارة المثلثة‪ ،‬واشارة سن المنشار‪....‬الخ‬
‫‪ 6-8‬المذبذب المتعدد‬
‫ٌوضح الشكل (‪ )9-8‬الصورة الشابعة لدابرة المذبذب ا لمتعدد‪ٌ .‬وصل عبيع الترانزستور (‪)TR1‬‬
‫إلى قاعدة الترانزستور (‪ )TR2‬عن طرٌق المتسعة )‪ ،(C1‬كذلك ٌوصل عبيع (‪ )TR2‬إلى قاعدة‬
‫)‪ (TR1‬عن طرٌق المتسعة )‪.(C2‬‬
‫شكل ‪ 9-8‬المذبذب المتعدد‬
‫‪79‬‬
‫ونتٌجة الختالؾ خواص الترا نزستورٌن فان احدهما ٌكون فً حالة قطع )‪ (Off‬واالخر حالة توصٌل‬
‫)‪ (ON‬عند لحظة تجهٌز الدا برة بفولتٌه مستمرة‪.‬‬
‫عندما ٌتشبع الترانزستور (‪ )TR1‬فان الترانزستور (‪ٌ )TR2‬صبح فً حالة قطع‪ ،‬والعكس‬
‫با لعكس‪ .‬وفترة قطع الترانزستور (‪ )TR1‬تساوي فترة توصٌل(‪ )TR2‬وتساوي إلى درجة كبٌرة جدا‬
‫(‪ (0.7R2C2‬وتساوي (‪ .)0.7R1C1‬وهكذا تتكرر العملٌة بحٌث ان الترا نزستورٌن ٌوصالن وٌقطعان‬
‫بالتنأوب‪.‬‬
‫‪80‬‬
‫اسئيخ اىفظو اىثبٍن‬
‫‪ -1‬كٌؾ ٌتم تقسٌم المذبذبات؟‬
‫‪ -2‬ما المقصود بالتؽذٌة العكسٌة؟ وما انواعها؟‬
‫‪ -3‬ما نوع التؽذٌة العكسٌة المستخدمة فً المذبذبات؟ وضح ذلك بالرسم‪.‬‬
‫‪ -4‬متى تستخدم مذبذبات المقاومة المتسعة‪ ،‬مذبذبات الملؾ المتسعة؟‬
‫‪ -5‬احسب تردد مذبذب مزحزح ا لطور فٌه قٌمة المقاومات الثالثة )‪ (R = 2MΩ‬وسعة كل‬
‫متسعة من المتسعات الثالثة )‪.(C = 100 Pf‬‬
‫‪ -6‬احسب تردد االشارة الخا رجة من مذبذب هارتلً اذا علمت ان ‪ ،L1=L2=300 μH‬وسعة‬
‫المتسعة )‪.(C = 0.03 μf‬‬
‫‪ -7‬ارسم مذبذب كولبتس موضحا كٌؾ تتم التؽذٌة العكسٌة الموجبة فٌه؟‬
‫‪ -8‬ما البلورة؟ وما الدابرة المكافبة لها؟‬
‫‪ -9‬وضح كٌؾ ٌتم عمل المذبذب المتعدد؟‬
‫‪ -10‬ما أنواع البلورات المستخدمة لتولٌد ترددات عالٌة ؟‬
‫‪81‬‬
‫الفصل التاسع‬
‫الدوائر المتكاملة )‪(Integrated Circuits‬‬
‫االهذاف‪:‬‬
‫اىهذف اىؼبً‪ٚ :‬زعشف انطبنت ف‪ْ ٙ‬زا انفصم عهٗ انذٔائش انًزكبيهخ‪.‬‬
‫االهذاف اىخبطخ‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪-5‬‬
‫ٌدرك الدوابر المتكاملة‪.‬‬
‫ٌتعرؾ على كٌفٌة تصنٌع الدوابر المتكاملة‪.‬‬
‫ٌعدد خواص الدوابر المتكاملة ومزاٌاها وعٌوبها‪.‬‬
‫ٌصنؾ الدوابر المتكاملة‪.‬‬
‫ٌعرؾ انواع الدوابر المتكاملة‪.‬‬
‫‪82‬‬
‫الفصل التاسع‬
‫الدوائر المتكاملة )‪(Integrated Circuits‬‬
‫‪ 1-9‬تمهٌد‬
‫الدابرة المتكاملة هً قطعة ا لكترونٌة تضم مجموعة من العناصر االلكترونٌة مثل الداٌود‪،‬‬
‫والترانزستور‪ ،‬والمقاومة وؼٌرها بحٌث تعمل عمل دابرة الكترونٌة وا حدة معٌنة لها مجموعة نهاٌات‬
‫شكل (‪ٌ )1-9‬وضح اشكال من الدوابر المتكاملة‪ .‬تستخدم الدوابر المتكاملة على نطاق واسع فً‬
‫الدوابر االلكت رونٌة بسبب صؽر حجمها ورخص ثمنها‪ ،‬ووثوق تشؽٌلها‪.‬‬
‫شكل ‪ٌ 1-9‬وضح اشكال من الدوائر المتكاملة‬
‫‪ 2-9‬انواع الدوائر االلكترونٌة‬
‫ٌنتج ا لمصنعون نوعٌن من الدوابر االلكترونٌة‬
‫‪ -1‬دوا بر تقلٌدٌة ‪ -2‬دوابر متكاملة‪.‬‬
‫‪ -1‬الدوابر التقلٌدٌة‪:‬‬
‫تتكون من مكونات ا لكترونٌة منفصلة‪ ،‬متصلة بعضها ببعض باسالك‪ ،‬ومثبتة على قاعدة‪.‬‬
‫وفً معظم الحاالت ٌثبت المصنعون المكونات على لوحة دوا بر مطبوعة ‪ ،‬وهً قطعة رقٌقة من‬
‫مادة بالستٌكٌة‪ ،‬أو ؼٌرها‪ ،‬تطبع علٌها "االسالك" النحا سٌة بعملٌة كٌمٌا بٌة عند صنعها‪ .‬وفً‬
‫الحاسب اال لكترونً توصل كل االجزاء االلكترونٌة للدابرة ا لربٌسة على لوحة دوابر مطبوعة‪.‬‬
‫‪ -2‬الدوابر المتكاملة‪:‬‬
‫تحتوي على مكونات وموصالت توضع داخل رقاقة وفوقها‪ ،‬والرقا قة قطعة صؽٌرة من مادة شبه‬
‫موصلة‪ ،‬تصنع عادة من السلٌكون‪ .‬وشبه الموصل مادة توصل التٌار الكهربابً افضل من العازل‪،‬‬
‫ولكن لٌس بمستوى جودة توصٌل الموصل‪ .‬وال تؤدي الرقاقة وظٌفة القا عدة فحسب‪ ،‬ولكنها اٌضا جزء‬
‫اساسً من الدابرة‪ .‬ال ٌتعدى احجأم معظم الرقاقات حجم ظفر االصبع كما فً الشكل(‪ .(a-3- 9‬تكون‬
‫الدوابر المتكاملة فً العادة جزءا من مكونات الدوابر التقلٌدٌة‪.‬‬
‫‪83‬‬
‫‪ 3-9‬صناعة الدائرة المتكاملة‬
‫ٌتم تشكٌل الدابرة المتكاملة على شرٌحة سلٌكون منتظمة سالبة أو موجبة‪ ،‬بعد ان تشوب هذه‬
‫الشرٌحة بالشوابب الالزمة‪ ،‬وتحدد درجة الحرارة‪ ،‬والزمن‪ ،‬والعمق الذي ٌجب ان تصل الٌه الشوابب‬
‫ضمن الشرٌحة‪ .‬باستخدام التقنٌة الكٌمٌاوٌة ا لضوبٌة وبوضع ؼطاء من أوكسٌد عازل‪ ،‬نستطٌع تحدٌد‬
‫أماكن توزع الشوابب على الشرٌحة‪ .‬تفتح مساحات من ؼطاء األو كسٌد لتشكٌل اسالك التوصٌل‬
‫الداخلٌة بٌن اقسبو الدابرة المتكاملة‪ ،‬كما ٌقوم األوكسٌد بوظٌفة المادة العازلة عند صنا عة وتشكٌل‬
‫المتسعات (المكثفات) على الشرٌحة‪ .‬بعد تشكٌل الدابرة المتكاملة‪ ،‬توضع ضمن ؼالؾ له عدد من‬
‫االطراؾ‪ ،‬توصل إلى مختلؾ عناصر الدابرة الخارجٌة‪ .‬تقسم الرقاقة إلى مساحات كالتً فً الشكل‬
‫)‪ ،(2-9‬وكل مساحة من هذه المساحات تكون ما ٌسمى بالشرٌحة )‪ (Chip‬وتكون منفصلة بعد تقطٌع‬
‫الرقاقة‪.‬‬
‫شكل ‪ 2-9‬قطع الرقاقة إلى شرائح‬
‫ولصنع الدابرة المتكاملة ٌعد التقنً تصمٌما ربٌسا كبٌرا للدابرة بمساعدة حاسوب‪ .‬وباستخدام‬
‫التصوٌر الضوبً ٌقلل التصمٌم الربٌس إلى حجم مجهري‪ .‬وٌعالج مصنعو الرقابق ا لسلٌكون‪ ،‬لتؽٌر‬
‫خواصه التوصٌلٌة‪ ،‬باضافة كمٌات صؽٌرة من مواد تسمى شوابب مثل (البورون والفسفور)‪.‬‬
‫ومثال للدوابر المتكاملة (االلكترونٌة) الدابرة المستخدمة فً الساعة الرقمٌة كما فً الشكل )‪(c-3-9‬‬
‫)‪(a‬‬
‫)‪(c‬‬
‫)‪(b‬‬
‫شكل ‪ 3-9‬مثال لتصنٌع الدوائر فً الساعات الرقمٌة‬
‫‪84‬‬
‫فداخل السا عة تثبت الدابرة المتكاملة خلؾ مربع صؽٌر من البالستٌك كما فً الشكل )‪،(b-3-9‬‬
‫وتستخدم بلورة بمثا بة نبضة توقٌت فً الساعة‪ ،‬وتحفظ الدابرة المتكاملة التً تستمد القدرة من بطارٌة‪،‬‬
‫البلورة فً حالة تذبذب‪ ،‬وهً تقوم بترجمة الذبذبات إلى نبضات كهربابٌة‪ ،‬وتحتوي هذه النبضات على‬
‫معلومات الوقت والتارٌخ‪ ،‬وتقوم بتنشٌط بلورات سابلة‪ ،‬تصبح مربٌة كارقام وحروؾ داكنة‪.‬‬
‫‪ 4-9‬خواص الدائرة المتكاملة‬
‫لكل نوع من الدوابر المتكاملة خواص خاصة بها‪ ،‬وذلك زٌادة على الخواص العامة وهً‪:‬‬
‫‪ -1‬صؽر الحجم‪.‬‬
‫‪ -2‬االحتواء على اعداد من القطع االلكترونٌة‪.‬‬
‫‪ -3‬خفة الوزن‪.‬‬
‫‪ -4‬قلٌل الثمن‪.‬‬
‫‪ 5-9‬مزاٌا الدوائر المتكاملة‬
‫‪ -1‬تحتاج إلى فولتٌة تشؽٌل منخفضة‪ ،‬وتستهلك قدرا قلٌال من الطاقة‪.‬‬
‫‪ -2‬العناصر الموجودة داخل الدابرة معزولة كهربابٌا‪.‬‬
‫‪ -3‬لها سرعة فتح واؼالق عالٌة‪.‬‬
‫‪ 6-9‬تصنٌف الدوائر المتكاملة الرقمٌة‬
‫تصنؾ الدابرة المتكاملة إلى عده مجموعات بحٌث ٌكون لكل منها مٌزاتها الخاصة التً تحدد‬
‫مجاالت استخداماتها‪ ،‬ومن هذه الدوابر االتً‪:‬‬
‫أ ‪ -‬عا بلة منطق ترانزستور‪ -‬مقاومة)‪Resistor – Transistor Logic (R T L‬‬
‫ب ‪ -‬عا بلة منطق ترا نزستور ثنابً )‪Diod – Transistor Logic (D T L‬‬
‫ﺠ ‪ -‬عابلة منطق ترانزستور–ترانزستور)‪Transistor–Transistor Logic (T T L‬‬
‫د ‪ -‬عابلة منطق الباعث المرتبط )‪Emetter Couple Logic (E C L‬‬
‫ه‪-‬عابلة شبه الوصل ذي االكسٌد المعدنً )‪Metal –Oid Semiconductor (MOS‬‬
‫و‪-‬عابلة شبه الموصل ذي االكسٌد المتمم )‪(CMOS‬‬
‫ذ ‪ -‬عابلة منطق الحقن المتكامل )‪Integrated Injcetion Logic (I I L‬‬
‫‪ 7-9‬انواع الدوائر االلكترونٌة‬
‫هناك نوعٌن من الدوابر المتكاملة‪:‬‬
‫‪ -1‬الدوابر المتكاملة الخطٌة )‪.(Integrated Circuit Linear‬‬
‫‪ -2‬الدوابر المتكاملة المنطقٌة )‪.(Logic Integrated Circuit Digital‬‬
‫الدوابر المتكاملة الخطٌة تتعامل مع التٌار المتؽٌر‪ ،‬اي مع االشارات المتؽٌرة‪ ،‬وتقوم بتكبٌرها‬
‫لتقدمها بعد ذلك إلى مرحلة ال حقة كصورة من نفس االشارة الداخلة الٌها ولكنها أكبر من االشارة‬
‫الداخلة‪ ،‬وفً الشكل(‪ )4-9‬احدى الدوابر المتكاملة الخطٌة‪.‬‬
‫‪85‬‬
‫شكل ‪ 4-9‬دائرة متكاملة خطٌة‬
‫أما الدوابر المتكاملة المنطقٌة‪ ،‬فهً دوابر منطقٌة اي تتعامل بالمنطق فأما ان ٌكون اخراجها نعم‬
‫أو ٌكون اخراجها ال )‪ .(0,1‬فً الشكل )‪ (5-9‬احدى الدوابر المتكاملة المنطقٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 5-9‬دائرة متكاملة منطقٌة‬
‫‪1-7-9‬استخدامات الدوائر المتكاملة الخطٌة‬
‫ان الدوابر المتكاملة الخطٌة وظٌفتها األولى ان تتعامل مع االشارات المتؽٌرة‪ ،‬وتقوم بتكبٌرها‪،‬‬
‫وه ً تتكون من عدد من العناصر ممكن ان تصل إلى ‪ 100‬عنصر أو اكثر حسب التصمٌم‪ ،‬وهذه‬
‫الدوا بر تمٌز برخص سعرها جدا اذا ما قورنت بتجمٌعها متفرقة كذلك صؽر حجمها جدا اٌضا اذا ما‬
‫قورنت بتجمٌعها متفرقة‪ ،‬وذلك النك لو نظرت إلى ترانزٌستور مثال من الداخل ستجد ان شرٌحة‬
‫السٌلكون ال تتعدى ‪ %10‬من مساحة الترانزستور فً دابرة متكاملة‪.‬‬
‫‪86‬‬
‫‪ 2-7-9‬استخدامات الدوائر المتكاملة المنطقٌة‬
‫معظم هذه الدوا بر ٌكون منطق نعم عندها معبرا عنه بـ )‪ (3.3‬فولت‪ ،‬أما منطق ال فٌكون معبرا‬
‫عنه )‪ (0.2‬فولت تقرٌبا‪ ،‬لذلك هذه الدوابر ال تستخدم كمكبرات لالشارة‪ ،‬وهذا ال ٌعنً انها ال تستخدم‬
‫اطالقا فً االجهزة الكهربابٌة‪ ،‬فلها استخدامات كثٌرة ومهمة اٌضا فهً تعمل كمفتاح اتوماتٌكً للتنقل‬
‫بٌن نظامً بال وسٌكأم فً هندسة التلفزٌون الملون‪ ،‬وكذلك نظام االزرار التً تعمل باللمس‪،‬‬
‫والعدادات الرقمٌة الموجودة فً الفٌدٌو كاسٌت‪ ،‬لذلك فان الدوابر المنطقٌة فً االجهزة الكهربابٌة‬
‫تستخدم ؼالبا فً اعمال العد واتخاذ القرار )‪.(Counting and Decision‬‬
‫‪ 8-9‬ممٌزات الدوائر المتكاملة‬
‫‪ -1‬تتمٌز الدوابر المتكاملة بالدقة المتنا هٌة عن مثٌالتها ا لتً جمعت متفرقة‪ ،‬وذلك النه ٌرعى فً‬
‫تصمٌمها التوافق التام بالممانعات‪ .‬نظرا لصؽر حجمها فانه ال ٌوجد مجال لحدوث سعات شاردة‬
‫)‪(Stray Capacitance‬‬
‫‪ -2‬نحصل على كسب )‪ (gain‬عا لً وحٌز تردد اعلى‬
‫)‪(Higher Gain with Wider Band Width‬‬
‫فمع صؽر الحجم‪ ،‬وقلة التكالٌؾ‪ ،‬والدقة الكبٌرة كان لها الؽلبة واالنتشار فً السوق العالمٌة‪.‬‬
‫وهناك دوابر تقوم باكثر من وظٌفة واحدة‪ ،‬فهناك مثال )‪ (an7213‬المستخدمة فً اجهزة‬
‫التلفزٌون الملون‪ ،‬تقوم بوظا بؾ مكبر للتردد العالً ومازج ومذبذب كما فً الشكل )‪.(6-9‬‬
‫شكل ‪ 6-9‬دائرة متكاملة تقوم اكثر من وظٌفة‬
‫‪ 9-9‬عٌوب الدوائر المتكاملة‬
‫‪ -1‬اننا ال نستطٌع عمل ملؾ (‪ )Coil‬بجودة عالٌة وقٌمة كبٌرة‪ ،‬ولكننا نستطٌع عمل دابرة مكافبة‬
‫باستخدام المكثفات والمقاومات‪.‬‬
‫‪ -2‬ال ٌمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنٌعها‪.‬‬
‫‪ -3‬الٌمكن اصالحها اذا تعطلت‪.‬‬
‫‪87‬‬
‫‪ 10-9‬انواع الدوائر المتكاملة حسب عدد المكونات الت ً تحوٌها‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪-5‬‬
‫الدوابر المتكاملة ذات المقٌاس الصؽٌر )‪ Small-Scale-Integration(SSI‬هً الدوابر المتكاملة‬
‫ا لتً تحتوي على عدد من العناصر االلكترونٌة التً تقل عن )‪ (12‬عنصر الكترونً‪.‬‬
‫الدوابر المتكاملة ذات المقٌاس المتوسط )‪ (Medium Scale Integration) (MSI‬تشمل الدوابر‬
‫المتكاملة ا لتً تحتوي على عناصر ا لكترونٌة بٌن (‪ )12‬إلى (‪ )100‬عنصر ا لكترونً لكل شرٌحة‪.‬‬
‫الدوابر المتكاملة ذات المقٌاس الكبٌر )‪ (Large Scale Integration) (LSI‬تشمل الدوابر‬
‫المتكاملة ا لتً تحتوي على عناصر ا لكترونٌة بٌن (‪ )100‬إلى (‪ )1000‬عنصر الكترونً لكل‬
‫شرٌحة‪.‬‬
‫الدوابر المتكاملة ذات المقٌاس الكبٌر جدا )‪ (Very Large Scale Integration) (VLSI‬تشمل‬
‫الدوابر المتكاملة ا لتً تمتلك بٌن (‪ )1000‬إلى (‪ )10000‬عنصر ا لكترونً لكل شرٌحة‪.‬‬
‫الدوابر المتكاملة ذات المقٌاس الفابق الكبر )‪(Super Large Scale Integration) (SLSI‬‬
‫تشمل الدوابر المتكاملة التً تمتلك (‪ )10000‬إلى (‪ )100000‬عنصر ا لكترونً لكل شرٌحة‪.‬‬
‫اسئيخ اىفظو اىزبسغ‬
‫‪ -1‬عرؾ االتً‪:‬‬
‫أ‪ -‬الدوابر التقلٌدٌة‬
‫ج‪ -‬الدوابر المتكاملة الخطٌة‬
‫ب‪ -‬الدوابر المتكاملة‬
‫د ‪ -‬الدوابر المتكاملة المنطقٌة‬
‫‪ -2‬ما خواص الدوابر المتكاملة؟‬
‫‪ -3‬ما مزاٌا الدوابر المتكاملة؟‬
‫‪ -4‬ما تصنٌفات الدوابر المتكاملة حسب مٌزاتها الخاصة؟‬
‫‪ -5‬ما عٌوب الدوابر المتكاملة؟‬
‫‪ -6‬ما انواع الدوابر المتكاملة حسب عدد المكونات؟‬
‫‪88‬‬
‫اىفظو اىؼبشر‬
‫المكبرات الكهروحٌاتٌة )‪)Bio-Potential Amplifiers‬‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل إلى دراسة انواع المكبرات‪ ،‬ومن ضمنها مكبرات االجهزة الطبٌة‬
‫والتعرؾ على نظم االجهزة الطبٌة‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ -1‬تعرؾ على االنوع المختلفة من المكبرات‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬قارن بٌن االنواع المختلفة من المكبرات‪.‬‬
‫‪ٌ -3‬عدد خواص المكبرات المستخدمة فً االجهزة الطبٌة‪.‬‬
‫‪ٌ -4‬كتب قوانٌن ا لكسب لكل مكبر من هذه المكبرات‪.‬‬
‫‪ٌ -5‬عرؾ نظام االجهزة الطبٌة وٌعدد وٌشرح كل عنصر فٌه‪.‬‬
‫‪ٌ - 6‬حل جمٌع االسبلة الموجودة فً نهاٌة الفصل‪.‬‬
‫‪89‬‬
‫اىفظو اىؼبشر‬
‫المكبرات الكهروحٌاتٌة ( ‪) Bioelectric Amplifiers‬‬
‫‪ 1-10‬رَهيذ‬
‫ان المكبرات المستخدمة فً االجهزة الطبٌة لمعالجة وتكبٌر الجهود الحٌاتٌة (‪)Bio Potentials‬‬
‫الجسم‬
‫اعضاء‬
‫لمختلؾ‬
‫(‪)Bioactivity‬‬
‫الحٌوٌة‬
‫الفعالٌات‬
‫من‬
‫الناتجة‬
‫(القلب‪،‬العضالت‪،‬الدماغ‪......،‬الخ) تسمى المكبرات الكهروحٌاتٌة‪ ،‬وتشمل اعدا د كبٌرة ومختلفة من‬
‫المكبرات‪ٌ ،‬مكن تقسٌمها اعتمادا على الربح (‪ )Gain‬إلى‪-:‬‬
‫ا‪ -‬مكبرات واطبة الربح (‪ )Low Gain Amp.‬بقوة تكبٌر من (‪)X10-X1‬حٌث‪ X1‬تستخدم فً‬
‫العزل (تابع ا لفولتٌة) وكمصد (‪ )Buffer‬بٌن ممانعة الدخل ومما نعة خرج المكبر‪.‬‬
‫ب‪ -‬مكبرات متوسطة الربح (‪ )Medium Gain Amp.‬بقوة تكبٌر من (‪)X1000-X10‬وتستخدم فً‬
‫اجهزة تخطٌط القلب والعضالت (‪.(EMG-ECG‬‬
‫ج‪ -‬مكبرات عالٌة الربح (‪ ) High Gain Amp‬بقوة تكبٌر من(‪ )X1000000-X1000‬وتستخدم فً‬
‫اجهزة تخطٌط الدماغ (‪ )EEG‬ذات السعة الواطبة‪.‬‬
‫‪ٍ 2-10‬نجر اىؼَييبد ( ‪)Operational Amplifier‬‬
‫معظم االجهزة ا لطبٌة تستخدم مكبر العملٌات‪ ،‬وأول ما استخدم فً الحاسبات الجراء العملٌات‬
‫الحسابٌة من جمع وطرح‪ ،‬ومن هنا جاء اسمه باالضافة إلى استخدامه فً مكبرات الصوت والصورة‪،‬‬
‫فً الكترونٌات االتصاالت‪ ،‬وفً المرشحات‪ ،‬والمذبذبات‪ ،‬وفً دوا بر تنظٌم الجهد‪ .‬لذا ٌمكن القول‬
‫بانها اصبحت تستخدم فً كل فروع األلكترونات التناظرٌة (التماثلٌة)‪ ،‬والرقمٌة باالضافة إلى االجهزة‬
‫الطبٌة‪ .‬لمكبر العملٌات دخالن للتؽذٌة هما (‪ V1‬و ‪ )V2‬وخرج وا حد فقط هو(‪ ،)Vo‬وعادة ٌحتاج إلى‬
‫مصدري جهد للتؽذٌة المستمرة احدهما موجب (‪ ،)+15V‬واالخر سالب (‪ .)-15V‬الشكل (‪)1-10‬‬
‫ٌوضح رمز مكبر العملٌات‪.‬‬
‫شكل ‪ 1-10‬رمز مكبر العملٌات (‪)Op.Amp.‬‬
‫حٌث تدل االشارة الموجبة (‪ )+‬إلى الدخل ؼٌر العاكس‪ ،‬وٌعنً عدم وجود اختالؾ بزاوٌتً طور‬
‫اشارتً الدخل والخرج (ازاحه قدرها صفر درجة) واالشارة السالبة (‪ )-‬إلى الدخل العاكس وٌعنً‬
‫وجود زاوٌة طور (ازاحه) بٌن اشارتً الدخل والخرج قٌمتها (‪ )180‬درجة‪ ،‬وٌرمز لخرج المكبر‬
‫(‪ .)Vo‬الشكل (‪ٌ )2-10‬وضح اطراؾ التوصٌل الثمانٌة لشرٌحة المكبر (‪ )741‬التً ٌستخدم منها عادة‬
‫خمسة اطراؾ هً‪:‬‬
‫‪90‬‬
‫شكل ‪ 2-10‬مخطط شرٌحة مكبر العملٌات توضح مواقع اطرافه الثمانٌة‬
‫‪-2‬الدخل العاكس (‪ -3.(-‬الدخل ؼٌر العاكس (‪ -4 .)+‬الجهد التشؽٌلً السالب (‪ -7 .)-VCC‬الجهد‬
‫التشؽٌلً الموجب (‪ -6 .)+VCC‬الجهد الخارج (‪ .)VO‬والطرفان (‪ )5 ,1‬لربط مقاومة التوازن‬
‫والطرؾ (‪ٌ )8‬همل‪.‬‬
‫وٌوضح اٌضا منظر علوي لشرٌحة مكبر العملٌات (‪ )741‬النوع البالستٌكً‪ .‬أما الشكل (‪)3-10‬‬
‫ٌوضح‬
‫صورة لنفس المكبر النوع المعدنً باالضافة إلى رمز الثنٌن من المكبرات فً حافظة معدنٌة‪.‬‬
‫شكل‪ 3-10‬صورة المكبر(‪ )741‬ورمز الثنٌن من المكبرات فً علبة معدنٌة واحدة‬
‫‪ 3-10‬اىخىاص اىَثبىيخ ىيَنجر‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-6‬‬
‫‪-7‬‬
‫مما نعة دخل (‪ )Zi‬عالٌة جدا (∞ =‪ ) Zi‬تسمح بتطبٌق اي اشارة دخل (‪ )Vi‬بدون توهٌن‪.‬‬
‫مما نعة خرج (‪ )Zo‬واطبة جدا (‪ )Zo=0‬تسمح بقدرة خرج عالٌة جدا‪.‬‬
‫ربح فولتٌة عالً جدا ( ∞ =‪.)Av=Vo/Vi‬‬
‫حزمة امرار عرٌضة تمرر جمٌع الترددات من (‪ )0‬وإلى (∞)‪.‬‬
‫فولتٌة خرج تساوي صفرا (‪ )Vo=o‬عند فولتٌة دخل تساوي صفرا (‪.)Vi=0‬‬
‫ال تتؽٌر خوا صه مع تؽٌر درجة الحرارة‪.‬‬
‫نسبة ضوضاء داخلٌة واطبة جدا (‪.)Noise=0‬‬
‫‪91‬‬
‫‪ 4-10‬رطجيقبد ٍنجر اىؼَييبد‬
‫ادناه بعض االستخدامات المهمة لمكبر العملٌات فً االجهزة الطبٌة‪-:‬‬
‫‪ٌ - 1‬ستخدم كمكبر خطً (‪ )Linear‬واٌضا ؼٌر خطً (‪.)Non Linear‬‬
‫‪ -2‬كمقارن (‪.)Comparator‬‬
‫‪ -3‬مرشح فعال (‪.)Active Filter‬‬
‫‪ -4‬تطبٌقات لوؼارتمٌة ( ‪.)Logarithmic Application‬‬
‫‪ -5‬مذبذب متعدد (‪.)Multi-Vibrator‬‬
‫‪ -6‬تولٌد وتشكٌل الموجة‪.‬‬
‫‪ -7‬منظم فولتٌة (‪.)Voltage Regulator‬‬
‫‪ 5-10‬االنىاع اىَخزيفخ ىرثظ ٍنجر اىؼَييبد‬
‫ادناه اهم انوا ع ربط مكبر العملٌات كهربابٌا للتحكم بخوا صه للحصول على اشارات خارجة‬
‫مختلفة حسب الحاجة وذلك بتوصٌل عناصر خارجٌة ؼٌر فعالة مثل ( مقاومات‪ ،‬متسعات‪،‬‬
‫داٌودات‪......‬الخ)‪.‬‬
‫‪ 1-5-10‬دائرة المكبر العاكس ( ‪)Inverting Amplifier‬‬
‫الشكل (‪ٌ )4-10‬وضح طرٌقة ربط المكبر العاكس‪ ،‬حٌث تؽذى االشارة (‪ )Vi‬إلى الطرؾ‬
‫العاكس (‪ )-‬وٌتصل الطرؾ ؼٌر العاكس بالرضً‪ ،‬وتوصل مقاومه (‪ ) Rf‬بٌن خرج ودخل المكبر‬
‫وتسمى التؽذٌة العكسٌة (‪.)Feed Back‬‬
‫الشكل ‪ 4-10‬دائرة المكبر العاكس‬
‫ٌكون ربح الفولتٌة (‪ )AV‬كما فً المعادله اآلتٌة‪:‬‬
‫‪= −‬‬
‫)‪..............(1-10‬‬
‫‪𝐴 =−‬‬
‫‪VO=Av ×Vin‬‬
‫نالحظ ان معامل ا لتكبٌر ٌعتمد على حاصل قسمة مقاومة التؽذٌة العكسٌة (الخرج) (‪،)Rf‬‬
‫ومقاومة الدخل (‪ .)Rin‬االشارة السالبة تعنً وجود فرق بالطور قٌمته )‪ )180‬درجة‪ .‬الحظ اشارتً‬
‫الداخل والخارج فً الشكل‪.‬‬
‫‪92‬‬
‫‪ 2-5-10‬المكبر غٌر العاكس ( ‪)Non-Inverting Amplifier‬‬
‫الشكل (‪ٌ )5-10‬وضح دابرة المكبر ؼٌر العاكس حٌث تكون اشارتا الدخل والخرج بنفس الطور‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫شكل ‪ 5-10‬دائرة المكبر غٌر العاكس‬
‫ٌحسب كسب الجهد (‪ )AV‬من المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫(‬
‫)‪……………..(2-10‬‬
‫(‪=1+‬‬
‫=‪Av‬‬
‫‪VO=AV ×Vi‬‬
‫حٌث ان (‪ :)R2‬مقاومة التؽذٌة العكسٌة (مقاومة الخرج) ‪ ،‬كذلك ٌرمز لها بالرمز (‪.)Rf‬‬
‫مثال(‪)1-10‬‬
‫جد قٌمة الربح )‪ )Av‬لمكبر عاكس‪ ،‬وؼٌر عاكس‪ ،‬اذا كانت مقاومة الدخل تساوي ‪،R1=5KΩ‬‬
‫ومقاومة الخرج تساوي ‪R2 =10kΩ‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫للمكبر العاكس‬
‫‪= -2‬‬
‫‪( =3‬‬
‫وللمكبر ؼٌر العاكس‬
‫=‬‫(‪=1+‬‬
‫ = ‪Av‬‬‫‪Av=1+‬‬
‫‪ 3-5-10‬مكبر العزل (تابع الفولتٌة( (‪)Voltage Follower-Unity Amp.‬‬
‫هو الحالة الخاصة من المكبر ؼٌر العاكس‪ٌ ،‬ربط خرج المكبر مباشرة إلى نقطة الدخل‬
‫العاكس(‪ٌ )-‬ستخدم ا لمكبر كمصد (‪ ،)Buffer‬أو مكبر العزل ( ‪ ،)Isolation‬أو كممانعة توافق‬
‫(‪ )Matching‬بٌن المصدر العالً الممانعة‪ ،‬دابرة الدخل قلٌلة الممانعة‪ ،‬والشكل (‪ٌ )6-11‬وضح دابرة‬
‫‪ Av=1‬اذن ‪Vi =Vo‬‬
‫مكبر العزل‪ .‬لما بان الكسب )‪ٌ (Av‬ساوي واحد اي‪- :‬‬
‫‪93‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫شكل ‪ 6-10‬المكبر العازل‬
‫مثال (‪)2-10‬‬
‫احسب ربح الفولتٌة (‪ )Av‬لمكبر ؼٌر عاكس اذا كانت ‪ R1=2.2kΩ‬والمقاومة ‪Rf=100kΩ‬‬
‫(‪=1+‬‬
‫‪(= 1+ 45.454 = 46.454‬‬
‫‪Av=1+‬‬
‫‪ 4-5-10‬المكبر الجامع (‪)Adder Amp.‬‬
‫ٌستخدم هذا المكبر عدة مداخل‪ ،‬وٌمكن معاملة كل مدخل على حدة على انه مكبر عاكس مستقل‪.‬‬
‫ان الفولتٌة الخارجة تتناسب مع مجموع التٌارات الداخلة والشكل (‪ٌ ) 7-10‬وضح مكبر عبيع بثالث‬
‫فولتٌات تؽذٌة ‪ V3،V2،V1‬وباستخدام قوانٌن كٌ رشوؾ نحصل على الفولتٌة الخارجة‪ ،‬حٌث ان‪- :‬‬
‫)‬
‫)‪……………..(3- 10‬‬
‫اذا كانت‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫( 𝑅‪𝑉 = −‬‬
‫‪R= R3= R2= R1‬عندها‬
‫) 𝑉 ‪(𝑉 + 𝑉 +‬‬
‫)‪…..……(4-10‬‬
‫فً حالة‪ Rf =R :‬عندها‬
‫‪Vo =−‬‬
‫)‪V0= -( V1+V2+V3‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V‬‬
‫‪94‬‬
‫= ‪A‬‬
‫شكل ‪ 7-10‬المكبر الجامع بثالثة مداخل‬
‫مثال(‪(3-10‬‬
‫جد الفولتٌة الخارجة وربح مكبر الجامع الموضح فً الشكل (‪ ،)7-10‬اذا كانت‬
‫‪ 20kΩ‬و ‪ V1=V2=V3=1V‬فً حالة‪:‬‬
‫اأ‪ ، Rf =100kΩ -‬ب ‪Rf =20kΩ -‬‬
‫الحل‪ :‬أ‪-‬‬
‫=‪R1=R2=R3‬‬
‫‪Rf =100k‬‬
‫) 𝑉 ‪(𝑉 + 𝑉 +‬‬
‫)‪(1 + 1 + 1‬‬
‫𝑓𝑅‬
‫𝑅‬
‫‪Vo=−‬‬
‫‪Vo =−‬‬
‫‪Vo =−5 ∗ 3 = −15v‬‬
‫‪V‬‬
‫= ‪A‬‬
‫‪V‬‬
‫‪= −5‬‬
‫ب‪-‬‬
‫‪-15‬‬
‫‪3‬‬
‫= ‪Av‬‬
‫‪Rf = R = 20k‬‬
‫) 𝑉 ‪(𝑉 + 𝑉 +‬‬
‫)‪(1 + 1 + 1‬‬
‫𝑓𝑅‬
‫𝑅‬
‫‪Vo=−‬‬
‫‪Vo =−‬‬
‫‪Vo =−3v = Vi‬‬
‫‪V‬‬
‫= ‪A‬‬
‫‪V‬‬
‫‪= −3‬‬
‫‪95‬‬
‫‪-3‬‬
‫= ‪Av‬‬
‫تمرٌن‪:‬‬
‫اعد المثال اعاله باستخدام اربعة مقاومات دخل قٌمة كل منها تساوي (‪ )10kΩ‬وفولتٌة كل منها‬
‫‪1.5V‬‬
‫‪ 5-5-10‬المكبر التفاضلً (الطارح) (‪)Subtractor ()Differential Amp.‬‬
‫الفولتٌة الخارجة لهذا المكبر (‪ )Vo‬تتناسب مع الفرق بٌن الفولتٌتن الداخلتٌن للمكبر (‪)V2،V1‬‬
‫كما موضح فً الشكل (‪ )8-10‬الذي ٌبٌن ابسط انواع المكبرات التفاضلٌة‪ ،‬وتكون معادلة الدابرة‬
‫الكهربابٌة كاآلتً‪-:‬‬
‫) 𝑉 ‪(𝑉 −‬‬
‫)‪…………(5-10‬‬
‫= ‪Vo‬‬
‫‪AV= −‬‬
‫طرؾ عاكس‬
‫وعندها فان ربح الفولتٌة‪:‬‬
‫‪+1‬‬
‫)‪…………(6-10‬‬
‫طرؾ ؼٌرعاكس (للطارح)‬
‫= ‪AV‬‬
‫=‪AV‬‬
‫ٌستخدم هذا النوع من المكبرات فً الدوابر التً تكون ممانعة المصدر واطبه كما فً قنطره‬
‫وتستون وتعطً ربح بحدود (‪ .)X100‬هذا النوع من المكبرات ٌفضل فً االجهزة الطبٌة‪ ،‬الن الفرق‬
‫بٌن دخلً المكبر تحذؾ الكثٌر من الضوضاء (‪ )Noise‬والتداخالت الكهربابٌة‪ ،‬والمقاومات‪ ،‬ولكن من‬
‫اهم مساوبه التحدٌد فً التكبٌر (الربح) العتمادها على ممانعة الدخل (‪ ،)R1‬والخرج (‪ )Rf‬ولزٌادة‬
‫الربح صممت مكبرات االجهزة الطبٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 8-10‬مكبر تفاضلً (‪)Differential Amp.‬‬
‫مثال (‪)4-10‬‬
‫جد قٌمة ‪ ،Vo‬اذا كانت ‪ R1=10KΩ‬و ‪ ،Rf=20KΩ‬وفولتٌة الدخل‪.V1=3V‬‬
‫‪=2‬‬
‫‪96‬‬
‫=‬
‫= ‪AV‬‬
‫‪ٍ 6-10‬نجراد االجهسح اىطجيخ ( ‪)Instrumentation Amplifiers‬‬
‫االشارات الحٌوٌة لالنسان‪ ،‬وخاصة االشارة الدماؼٌة ذات سعة قلٌلة جدا‪ ،‬وبسبب تحدٌد مقاومة‬
‫الدخل والتكبٌر فً المكبرات التً سبق شرحها العتمادها فً الربح على مقاومة الدخل والخرج (‪)R1‬‬
‫و)‪ (R2‬لذا فان الحل هو مكبر االجهزة الطبٌة الذي ٌبنى من ثالث مكبرات (‪ )A1‬و (‪ )A2‬و (‪)A3‬‬
‫كما فً الشكل (‪ )9-10‬المكبران(‪ )A1‬و (‪ )A2‬متصالن بطرٌقة الؽٌر عاكس (‪،)Non Inverting‬‬
‫والمكبر الثالث (‪ (A3‬مرتبط معها بطرٌقة المكبر المستمر التفاضلً ( ‪D.C differential‬‬
‫‪ )amplifier‬وبهذه الطرٌقة ٌمكن الحصول على مقاومة داخل عالٌة وربح عالً اٌضا‪.‬‬
‫فضال عن رفضها للضوضاء (‪ ،)Low noise‬وٌكون ربح الفولتٌة لمكبر االجهزة الطبٌة ‪ٌ Av‬ساوي‪:‬‬
‫)‬
‫)‪…….(7-10‬‬
‫( )‪+ 1‬‬
‫(‬
‫= 𝑣𝐴‬
‫عندما‪:‬‬
‫)‪ R2=R3 (R1 = RG‬و ‪ R1=R4‬و ‪ R4=R6‬و ‪R5=R7‬‬
‫وٌمكن ا لحصول على شرٌحة (‪ )Chip‬لمكبر ا جهزة طبٌة مبنً فً داخلها وهو(‪،)AD620‬‬
‫والرسم التخطٌطً له موضح بالشكل (‪ ،)10-8‬وٌمكن السٌطرة على الربح لؽاٌة (‪ (1000‬مرة من‬
‫خالل تؽٌٌر المقاومة على دخل الشرٌحة (‪ )RG‬وتسمى مقاومة الربح‪.‬‬
‫شكل‪ 9-10‬مكبر االجهزة الطبٌة‬
‫‪97‬‬
‫الشكل (‪ٌ )10 -10‬وضح نظرة فوقٌة لشرٌحة االجهزة ا لطبٌة مع رمز مكبر الشرٌحة مرتبط به‬
‫مقاومة )‪ ،)RG‬نقطتً التوصٌل (‪ )8,1‬لربط مقاومة الربح (‪ ،)RG‬والنقطتٌن (‪ )3,2‬لتوصٌل فولتٌتً‬
‫الدخل السالبة والموجبة و(‪ )7,4‬لتؽذٌة الشرٌحة‪ ،‬النقطة (‪ )5‬ارضً و(‪ )6‬فولتٌة الخرج (‪)Vo‬‬
‫‪R1 = RG‬‬
‫شكل‪ 10-10‬رمز ونظرة فوقٌة لمكبر االجهزة (‪)AD620‬‬
‫مثال)‪(5-10‬‬
‫جد ربح مكبر االجهزة الطبٌة فً الشكل (‪ )10-7‬عندما‪:‬‬
‫‪R7=100kΩ،R6=10kΩ،R4=0.5kΩ R3=10kΩ‬‬
‫‪ R2=R3‬و ‪ R1=R4‬و‪ R4=R6‬و ‪R5=R7‬‬
‫)‬
‫‪) = (40 + 1)(10) = 410‬‬
‫( × )‪+ 1‬‬
‫( )‪+ 1‬‬
‫( = 𝑣𝐴‬
‫×‬
‫(= 𝐴‬
‫مثال)‪(6-10‬‬
‫جد ربح (قوة تكبٌر) ‪ ،Av‬وممٌزات المكبر فً الشكل (‪ ،)11-10‬مع بٌان صالحٌته لالستخدام كمكبر‬
‫ابتدابً ( ‪ (preamplifier‬فً اجهزة تخطٌط الدماغ‪.‬‬
‫شكل ‪ 11-10‬مكبر العملٌات الغٌر العاكس‬
‫‪98‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪= 501 V‬‬
‫‪=1+‬‬
‫‪𝐴 =1+‬‬
‫المناقشة‪ :‬المكبر ال ٌصلح الجهزة تخطٌط الدماغ بسبب‪-:‬‬
‫أ ‪ -‬ممانعة الدخل الواطبة (‪ ،)1kΩ‬ونحتاج بحدود (‪ )10MΩ‬الجهزة تخطٌط الدماغ لمكبر‬
‫ابتدابً‪.‬‬
‫ب ‪ -‬للمكبر نقطة دخل واحدة‪،‬لذا فان ا لتكبٌر سٌكون مصاحبا لكثٌر من الضوضاء‪ ،‬وربما تكون‬
‫أكبر من االشارة الخارجة من الدماغ‪.‬‬
‫‪ٍ 7-10‬ىاطفبد (ٍَيساد) اىَنجراد اىنهروحيبريخ‬
‫)‪)Properties Of Bioelectric Amplifier‬‬
‫من المواصفات التً ٌرؼب دابما ان تتوفر فً المكبرات الكهروحٌا تٌة لتتمكن من تكبٌر االشارة‬
‫الحٌاتٌة هً‪-:‬‬
‫‪ -1‬نقطتا دخل تفاضلٌة فرق ونقطة خرج مفرده‪.‬‬
‫‪ -2‬ممانعة عالٌة للضوضاء‪.‬‬
‫‪ -3‬ممانعة دخل عالٌة جدا‪.‬‬
‫‪ -4‬ربح عالً (‪ٌ )High Gain‬مكن تؽٌره (‪)Variable Gain‬‬
‫‪ -5‬استجابة ترددٌة مناسبة حسب التطبٌق من خالل مفتاح تؽٌر‪.‬‬
‫‪ - 6‬ممانعة خرج واطبة‪.‬‬
‫مثال )‪(7-10‬‬
‫جد ربح (قوة تكبٌر) ‪ Av‬مكبر االجهزة الطبٌة فً الشكل (‪ ،)12-10‬مع بٌان صالحٌته لالستخدام‬
‫كمكبر ابتدابً (‪ (Preamplifier‬فً ا جهزة تخطٌط الدماغ‪.‬‬
‫شكل ‪ 12-10‬مكبر االجهزة الطبٌة‬
‫‪99‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪) = 510‬‬
‫()‬
‫× ‪)=(1+2‬‬
‫( )‪+1‬‬
‫(= ‪A‬‬
‫ا لمكبر ٌصلح لمكبر ابتدابً بسبب مقاومة الدخل العالٌة (‪ ،)10MΩ‬ونقطتً ا لدخل وقوة تكبٌر‬
‫عالٌة‪.‬‬
‫‪ 8-10‬مكبرات معالجة االشارة ) ‪)Signal Processing Amplifiers‬‬
‫انواع عدٌدة من مكبرات العملٌات تستخدم فً االجهزة الطبٌة‪ ،‬والؼراض خاصة‪ ،‬وذلك باضافة‬
‫عناصر مثل المتسعات‪ ،‬والترانزستور إلى مكبر العملٌات للحصول على اٌة دالة تحوٌل‪ .‬ومن هذه‬
‫المكبرات المستخدمة لمعا لجة مختلؾ انواع االشارات الحٌوٌة هً‪:‬‬
‫‪-1‬المكامالت ( ‪)Integrator‬‬
‫‪-2‬المفاضالت ( ‪)Differentiator‬‬
‫‪ 1-8-10‬المكبر المكامل (التكامل) ‪Integral Amplifier‬‬
‫التكامل هو عملٌة رٌاضٌة الٌجاد المساحة اسفل المنحنى‪ .‬الدابرة فً الشكل (‪ )13-10‬توضح‬
‫مكبر تكاملً‪ ،‬حٌث ٌستخدم تكامل فولتٌة ا لدخل للحصول على الفولتٌة الخارجة‪ ،‬وٌكون التحكم بمقدار‬
‫التردد الخارج عن طرٌق التحكم بقٌمة المتسعة ‪ ،C1‬وان ربح الفولتٌة (‪) Av‬هو‪:‬‬
‫‪=−‬‬
‫)‪……………..(8-10‬‬
‫أ – دائرة المكبر المكامل‬
‫ب – رسم فولتٌة الدخل والخرج‬
‫شكل ‪ 13-11‬المكبر المكامل مع موجات الدخل والخرج‬
‫‪100‬‬
‫=‪Av‬‬
‫‪ 2-8-10‬المكبر المفاضل )‪)Differentiator Amplifier‬‬
‫فً هذا النوع من المكبرا ت تعطً فولتٌة خرج تتنا سب مع معدل تؽٌر الزمن (‪ )dt‬لفولتٌة الدخل‪،‬‬
‫والتفاضل هو عكس التكامل والدابرة مشابهة لدابرة التكامل عدا تؽٌر المتسعة ‪ C1‬مع المقاومة‪.‬‬
‫الشكل (‪ٌ ) 14-10‬وضح ذلك‪ ،‬والعالقة بٌن الفولتٌة الخارجة (‪ )Vo‬والفولتٌة الداخلة (‪ )Vi‬كما فً‬
‫المعادلة‪-:‬‬
‫‪Vo = −R C‬‬
‫)‪…………..(9-10‬‬
‫أ ‪ -‬دائرة المكبر المفاضل‬
‫ب ‪ -‬رسم فولتٌة الدخل والخرج‬
‫شكل ‪ 14-10‬المكبر المفاضل مع موجات الدخل والخرج‬
‫مثال)‪)7-10‬‬
‫جد الفولتٌة الخارجة للمكبر المفاضل اذا كانت ‪ R1=100KΩ‬و‪ C1=0.5µF‬اذا كان معدل تؽٌر‬
‫الفولتٌة الداخلة بالنسبة إلى الزمن (‪.)Vi=400v/s‬‬
‫‪dvi‬‬
‫‪dt‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪Vo = −R C‬‬
‫‪Vo = - 20V‬‬
‫‪101‬‬
‫مثال )‪)8-10‬‬
‫مكبر مكامل فٌه ‪ R1=1MΩ‬و‪.C1=0.2µF‬أوجد فولتٌة المكبر الخارجة بعد ثانٌة واحدة من تؽذٌته‬
‫بفولتٌة ثابتة قٌمتها (‪.) 0.5v‬‬
‫الحل‪ :‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪=−‬‬
‫×‬
‫‪Vo= - 2.5 V‬‬
‫×‬
‫×‬
‫×‬
‫‪=−‬‬
‫×‬
‫=‪Av‬‬
‫‪Vo=-‬‬
‫‪ 9-10‬نظام االجهزة الطبٌة )‪)System of Medical Instrumentation‬‬
‫القٌاسات ا لتً نحصل علٌها من خالل معرفة فعالٌات الفسلجة فً جسم االنسان تقسم إلى قسمٌن‬
‫ربٌسٌن هما‪ ،‬القٌاسات المختبرٌة ( ‪ (In Vitro Measurements‬التً تجرى خارج الجسم مثل‪ ،‬اخذ‬
‫عٌنات الدم وفحصها‪ ،‬أو قٌاس درجة الحرارة‪ .‬أما النوع الثانً وا لذي نحن بصدده ودراسته هو‬
‫القٌاسات الحٌاتٌة ( ‪ )In Vitro Measurements‬التً تجرى على المرٌض مباشرة باستخدام مختلؾ‬
‫انواع االجهزة الطبٌة ( ‪ )Medical Instrumentation‬باستخدام نظام االنسان الجهاز الطبً(‪Man-‬‬
‫‪ٌ .)Instrument‬مكن توضٌح هذه العالقة من المخطط فً الشكل (‪ ،)15-10‬وٌمثل العناصر الربسة‬
‫لهذا النظام‪ ،‬وهدفه المرٌض وتسلسله كاآلتً‪:‬‬
‫المرٌض‪ ،‬المحفزات‪ ،‬محوالت الطاقة‪ ،‬تكٌٌؾ االشارة‪ ،‬اجهزة العرض‪ ،‬اجهزة التسجٌل ومعالجة‬
‫البٌانات واالرسال ثم اجهزة السٌطرة‪ .‬الحظ الشكل )‪.)15-10‬‬
‫‪-1‬المرٌض (‪ :)subject‬وٌمثل هدؾ االجهزة الطبٌة والتً ستربط به الجراء القٌاسات والفحوصات‬
‫مباشرة للحصول على التشخٌص الدقٌق ثم المعالجة‪.‬‬
‫‪ -2‬الحافز(المنبه) ( ‪:)Stimulus‬‬
‫فً عدد من القٌاسات تحتاج إلى معرفة الفعالٌات الحٌاتٌة للجسم من خالل محفزات خارجٌة‪،‬‬
‫ومقدار االستجابة لها متزأمنة مع اخذ القٌاسات‪ ،‬وٌمكن ان تكون هذه المحفزات ضوبٌة أو صوتٌة أو‬
‫نبضات كهربابٌة‪ ،‬كما فً اجهزة تخطٌط العضالت وتخطٌط الدماغ‪.‬‬
‫‪ -3‬محوالت الطاقة )‪:)Transducers‬‬
‫تقوم بتحوٌل الطاقة فً الجسم (الجهد الحٌاتً) إلى طاقة كهربا بٌة لتوظٌفها فً تشؽٌل االجهزة‬
‫االلكترونٌة المختلفة التً هً جزء مهم من الجهاز الطبً‪.‬‬
‫‪-4‬اجهزة تكٌٌؾ االشارة )‪:(Signal- Conditioning Equipment‬‬
‫وهً االجهزة التً تستلم االشارة الحٌاٌتة من محوالت الطاقة‪ ،‬ومعالجتها وجعلها قا بلة لتشؽٌل‬
‫االجهزة الملحقة‪ .‬من اهم هذه االجهزة هً المكبرات والمرشحات ( ‪ )Amplifiers and filters‬أو‬
‫تحوٌل بٌانات تمثٌله إلى رقمٌه والعكس (‪.)Analog-to-Digital‬‬
‫‪ -5‬اجهزة العرض ( ‪:)Display Equipment‬‬
‫تقوم بتحوٌل االشارات بعد تكٌفها إلى اشارات خرج لعرضها‪ ،‬أو سمعها‪ ،‬أو تسجٌلها وتشمل‪-:‬‬
‫أ ‪ -‬مقٌاس مدرج (‪.)Manometer‬‬
‫ب ‪ -‬مقا ٌٌس رقمٌه أو تمثٌلٌه (‪.)Meters, Digital or Analog.‬‬
‫‪102‬‬
‫ﺠ ‪ -‬ورق بٌانً (‪.)Graphical Display‬‬
‫د ‪ -‬اشاره فدٌوٌة (‪)Monitor or Oscilloscope‬‬
‫ه ‪ -‬طباعة حاسب الً (‪)Printed Computer‬‬
‫‪Recording‬‬
‫‪ -6‬اجهزة التسجٌل ومعالجة البٌانات واالرسال‪:‬‬
‫)‪)- Data processing and Transmission‬‬
‫من المهم بالنسبة للبٌانات ا لتً نحصل علٌها ان تعالج وتحفظ‪ ،‬ثم تحلل من قبل شخص جٌد أو‬
‫حاسب الً‪ ،‬وٌمكن فً نفس الوقت ارسالها اي بثها إلى اطباء اختصاص لتشخٌص الحالة‪ ،‬والحصول‬
‫على التشخٌص النهابً‪.‬‬
‫‪ -7‬اجهزة السٌطرة ( ‪:)Control Devices‬‬
‫تحوي هذه االجهزة على دوابر تؽذٌة عكسٌة (‪ )Feed Back‬تا خذ من معلومات الخرج‪ ،‬أو‬
‫مكٌؾ االشارة‪ ،‬أو اجهزة ا لعرض للسٌطرة على نظام االجهزة الطبٌة‪ ،‬وعلى جمٌع العملٌات فً النظام‬
‫للحصول على افضل النتابج وادقها الحظ الشكل (‪.)15-10‬‬
‫)‪)The man – instrument system‬‬
‫شكل ‪ 15-10‬مخطط كتلً لنظام االجهزة الطبٌة‬
‫‪103‬‬
‫اسئيخ اىفظو اىؼبشر‬
‫‪ -1‬احسب قٌمة الربح (‪ (Av‬لمكبر تفاضلً اذا كانت قٌمة مقاومة التؽذٌة (‪ ،)R2=160kΩ‬ومقاومة‬
‫الدخل تساوي (‪.)R1=5kΩ‬‬
‫‪ -2‬جد قٌمة ربح مكبر االجهزة الطبٌة اذا كانت المقاومات المستخدمة هً‪-:‬‬
‫‪.R7=100kΩ ،R6 = 10kΩ ،R4=500Ω ،R3=10kΩ‬‬
‫‪ -3‬جد فولتٌة الخرج ‪ Vo‬لمكبر تفاضلً (‪ ،)Differentiator‬اذا كانت ‪،C1=0.5µF ،R1=100kΩ‬‬
‫و‪.Vi=400v/s‬‬
‫‪ -4‬مكبر تكاملً ( ‪ٌ )Integral‬ستخدم مقاومة قٌمتها (‪ )1MΩ‬ومتسعة (‪ .)0.2µF‬جد فولتٌة الخرج‬
‫‪ Vo‬بعد ثانٌة واحدا علما بان ‪.Vi=0.5v‬‬
‫‪ -5‬ماذا نعنً بالقٌاسات المختبرٌة والقٌاسات الحٌاتٌة؟ اعطً مثاال لكل نوع؟‬
‫‪ -6‬عدد مواصفات المكبرات الكهروحٌاتٌة‪.‬‬
‫‪ -7‬عدد مراحل نظام االجهزة الطبٌة مع شرح اثنٌن منها‪.‬‬
‫‪ -8‬عدد انواع المكبرات الكهروحٌاتٌة‪.‬‬
‫‪ -9‬عدد مواصفات المكبرات الكهروحٌاتٌة‪ ،‬ثم وضح سبب تفضٌلها لقٌاس االشارات الكهروحٌاتٌة‪.‬‬
‫‪ -10‬لماذا ٌستخدم دابما المكبرات التفاضلٌة لقٌاس االشارات الحٌاتٌة؟‬
‫‪104‬‬
‫اىفظو اىيبدي اىؼبشر‬
‫المرشحات الفعالة‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ :‬فً الفصل الحا دي عشر سوؾ ٌتعلم الطالب المرشحات الفعالة‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ انواع وممٌزات المرشحات الفعالة‪.‬‬
‫‪ٌ – 2‬عرؾ مكونات المرشحات الفعالة وؼٌر الفعالة‪.‬‬
‫‪ٌ – 3‬عرؾ استخدامات المرشحات‪.‬‬
‫‪ٌ – 4‬عرؾ قوانٌن المرشحات وان ٌحسب القٌم ا لمجهولة لكل نوع‪.‬‬
‫‪105‬‬
‫الفصل الحادي العاشر‬
‫المرشحات الفعالة (‪)Active Filters‬‬
‫‪ 1–11‬المرشحات (‪)Filters‬‬
‫المرشح هو دابرة ا لكترونٌة مصممة لتمرٌر ترددات معٌنة مرؼوب فٌها ومنع ترددات اخرى‪،‬‬
‫تستعمل المرشحات بكثرة فً دوابر االتصاالت‪ ،‬ودوابر توحٌد الموجة كما ذكرت سابقا فً الفصل‬
‫األول‪.‬تقسم المرشحات إلى عدة انواع‪ ،‬ومنها المرشحات الؽٌر فعالة ( ‪ )Passive Filters‬حٌث‬
‫تستخدم دوابرها االلكترونٌة على مقاومات‪ ،‬متسعات‪ .‬ال ٌفضل استعمالها فً بعض التطبٌقات حٌث‬
‫انها تضعؾ فولتٌة االشارة‪ ،‬كما ان للملؾ بعض المساوئ بسبب حجمه الكبٌر‪ ،‬ثمنه المرتفع‪ ،‬وتاثٌر‬
‫مجاله المؽناطٌسً على االشارة‪.‬‬
‫‪ 2–11‬المرشحات الفعالة‬
‫المرشح الفعال‪ :‬هو مرشح ٌستخدم عنصر فعال (مكبر عملٌات) وعناصر ؼٌر فعالة (مقاومات‪،‬‬
‫متسعات)‪ ،‬الشكل (‪ٌ )1 – 11‬وضح دا برة مرشح ؼٌر فعال‪.‬‬
‫أ ‪ -‬مرشح فعا ل‬
‫ب – مرشح غٌر فعال‬
‫شكل ‪ 1 – 11‬المرشحات‬
‫ممٌزات استعمال المرشح الفعال هً اآلتً‪:‬‬
‫‪ٌ – 1‬مكن ا لتحكم فً ربح فولتٌة المكبر‪.‬‬
‫‪ - 2‬صؽٌر الحجم‪.‬‬
‫‪ – 3‬رخٌص الثمن‪.‬‬
‫‪ - 4‬مما نعة خرج مكبر(العملٌات) تكون واطبة‪،‬األمر الذي ٌجعل المرشح ال ٌتاثر بالحمل‪.‬‬
‫‪ٌ – 5‬مكن تنظٌم بسهولة مدى تردد واسع بدون تؽٌر فً االستجابة المطلوبة‪.‬‬
‫حٌث ان مفاعلة المتسعة تكون‪:‬‬
‫)‪.............(1-11‬‬
‫𝒇‬
‫‪106‬‬
‫= 𝑿‬
‫حسب المعادلة )‪ ،(1-11‬تتناسب الممانعة (‪ )XC‬تناسبا عكسٌا مع ا لتردد‪ ،‬فتكون قٌمتها صؽٌرة جدا‬
‫عند الترددات العالٌة‪ ،‬أما عند الترددات المنخفضة فان قٌمة (‪ )XC‬تكون عالٌة جدا‪ .‬لذا فان طرٌقة‬
‫ربط المتسعة فً دابرة المرشح ٌحدد نوع المرشح الفعال‪.‬‬
‫‪ 3–11‬انواع المرشحات الفعالة‬
‫تصنؾ المرشحات الفعالة إلى عدة انواع‪ ،‬ومن هذه االنواع اآلتً‪:‬‬
‫‪ -1‬مرشح امرار تردد منخفض‪)Active Low Pass Filter (LPF ( :‬‬
‫هو مرشح ٌمرر الترددات المنخفضة االقل من تردد القطع (‪ )Cut-Off frequency‬وٌمنع‬
‫مرور الترددات العالٌة فوق تردد القطع‪ .‬الشكل (‪ٌ )2- 11‬وضح منحنً استجابة مرشح امرار تردد‬
‫منخفض‪ .‬وكما مر سابقا فً الفصل السابع فان تردد القطع‪ ،‬هو التردد الذي تهبط عنده ا على قٌمة‬
‫لربح المكبر (‪ )AV‬إلى (‪ .)0.707 AV‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪ :f‬التردد‪ : fc ،‬تردد القطع‬
‫شكل ‪ 2-11‬منحنً استجابة مرشح امرار تردد منخفض‬
‫الشكل (‪ٌ )3-11‬وضح دابرة هدذا المرشدح‪ ،‬حٌدث تكدون ممانعدة المتسدعة (‪ ) XC‬منخفضدة عندد‬
‫الترددات العالٌة‪ ،‬وتكدون الفولتٌدة الخارجدة منخفضدة‪ ،‬بٌنمدا فدً التدرددات المنخفضدة فدا ن قٌمدة (‪) XC‬‬
‫تكون عالٌة‪ ،‬وتكون الفولتٌة الخارجة مرتفعة‪.‬‬
‫‪107‬‬
‫شكل ‪ 3-11‬دائرة مرشح تردد منخفض‬
‫ٌتم حساب تردد القطع كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫𝟏‬
‫𝟏𝑪 𝟏𝑹 𝝅𝟐‬
‫)‪......................... (2-11‬‬
‫= 𝑪𝒇‬
‫كما ان مقدار ربح الفولتٌة تحسب كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫𝟐𝑹‬
‫𝟑𝑹‬
‫)‪……………… (3-11‬‬
‫‪𝑨𝑽 = 𝟏 +‬‬
‫مثال (‪)1 -11‬‬
‫احسب تردد ا لقطع لمرشح تردد منخفض كما فً شكل (‪ )3-11‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪R1= 1.2 KΩ‬‬
‫‪C1= 0.02 µF‬‬
‫‪= 6 63 kHz‬‬
‫×‬
‫)‬
‫‪108‬‬
‫()‬
‫×‬
‫(‬
‫=‬
‫= 𝑓‬
‫‪ - 2‬مرشح امرار تردد عال (‪)High Pass Filter- HPF‬‬
‫هو مرشح ٌمرر الترددات العالٌة فوق تردد القطع (‪ )Cut-OFF Frecuncy‬وٌمنع مرور‬
‫الترددات االقل من تردد القطع‪ ،‬الشكل (‪ٌ ) 4-11‬وضح منحنً استجابة هذا المرشح‪.‬‬
‫شكل ‪ 4-11‬منحنً استجابة مرشح تردد عال‬
‫الشكل (‪ٌ )5-11‬وضح دابرة هذا المرشح‪ ،‬حٌث تكون ممانعة المتسعة (‪ )XC‬منخفضة عند‬
‫الترددات العالٌة‪ ،‬وتكون الفولتٌة الخارجة مرتفعة‪ ،‬وٌسمح لها بالمرور‪ ،‬بٌنما تكون (‪ ) XC‬عالٌة جدا‬
‫عند الترددات ا لمنخفضة وتكون الفولتٌة الخارجة منخفضة لذلك ال ٌسمح لها بالمرور‪.‬‬
‫شكل ‪ 5 -11‬دائرة مرشح امرار تردد عال‬
‫ٌتم حساب تردد القطع كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪…………..(4-11‬‬
‫‪109‬‬
‫= 𝒇‬
‫كما ان مقدار ربح ا لفولتٌة تحسب كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪+‬‬
‫)‪………………. (5-11‬‬
‫=‬
‫𝑽‬
‫مثال (‪)2 -11‬‬
‫احسب ربح الفولتٌة‪ ،‬وتردد القطع لمرشح امرار تردد عال الشكل (‪ )5 -11‬حٌث ان‪-:‬‬
‫‪R1=R2= 2.1 kΩ‬‬
‫‪C1= 0.05 µF‬‬
‫‪R3=10 kΩ‬‬
‫‪R2=50 kΩ‬‬
‫‪=6‬‬
‫‪=1+‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫=‬
‫‪= 1 5 kHz‬‬
‫𝐶 𝑅 𝜋‪2‬‬
‫) ‪2𝜋 (2 1 × 10 )(0 05 × 10‬‬
‫‪𝐴 =1+‬‬
‫= 𝑓‬
‫‪ -3‬مرشح نطا ق (حزمة) محدد ( ‪)Band Pass Filter BPF‬‬
‫هو مرشح ٌمرر نطاق محدد من الترددات ا لمحصورة بٌن ترددي القطع (‪ )fc1‬و(‪ )fc2‬وٌمنع مرور‬
‫بقٌة الترددات‪ .‬الشكل (‪ٌ )6-11‬وضح منحنً استجابة هذا المرشح‪.‬‬
‫شكل ‪ 6-11‬منحنً استجابة هذا المرشح‬
‫‪110‬‬
‫تتكون دابرة هذا ا لمرشح مدن مرشدحٌن مربدوطٌن ببعضدهما‪ ،‬همدا مرشدح تدردد عدال ٌحددد تدردد‬
‫القطددع األول (‪ ،)fc1‬ومرشددح تددردد مددنخفض ٌحدددد تددردد القطددع الثدانً(‪ .)fc2‬الشددكل ( ‪ٌ )7-11‬وضددح‬
‫دا برة مرشح نطاق محدد‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-11‬دا ئرة مرشح نطاق محدد‬
‫ٌتم حساب تردد القطع األول كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫=‬
‫)‪………………. (6-11‬‬
‫𝒇‬
‫وحساب تردد القطع االثانً كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫=‬
‫)‪………………. (7-11‬‬
‫وحساب تردد الوسط (‪ )fo‬كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪………………. (8-11‬‬
‫𝒇‬
‫𝒇‬
‫𝒇 𝒇‬
‫مثال (‪)3-11‬‬
‫احسب ترددات القطع لمرشح امرار نطاق محدد كما موضح فً الشكل (‪ )7-11‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪R1=R2= 10 kΩ‬‬
‫‪C1= 0.1 µF, C2= 0.02 µF‬‬
‫‪= 159 23 Hz‬‬
‫‪= 796 17Hz‬‬
‫×‬
‫)‬
‫×‬
‫)‬
‫()‬
‫()‬
‫×‬
‫×‬
‫(‬
‫(‬
‫=‬
‫=‬
‫𝒇‬
‫=‬
‫=‬
‫𝒇‬
‫𝒇 𝒇 𝒇‬
‫‪𝒇 (159 23)(796 17) = 126.774KHZ‬‬
‫‪111‬‬
‫‪ –4‬مرشح قطع نطاق محدد )‪)Band Stop Filter BSF‬‬
‫هو مرشح ٌمنع مرور ترددات محددة فً مدى معٌن محصور بٌن تردد القطع األول (‪ ،)fc1‬وتردد‬
‫القطع الثانً (‪ ،) fc2‬وٌمرر باقً الترددات‪ .‬الشكل (‪ٌ ) 8-11‬وضح منحنً استجابة هذا المرشح‪ .‬حٌث‬
‫ٌتكون المرشح من حاصل جمع مرشح تردد منخفض‪ ،‬ومرشح تردد عال‪.‬‬
‫شكل ‪ 8-11‬استجابة هذا المرشح‬
‫الشكل (‪ٌ )8-11‬وضح دابرة مرشح قطع نطاق محدد‪ .‬من تطبٌقات هذا المرشح هو استخدامه فً‬
‫بعض االجهزة‪ ،‬كجهاز الرادٌو لمنع ا لتشوٌش من تردد المصدر (‪ ،)50Hz‬وفً هذه الحالة ٌكون‪-:‬‬
‫‪fc1 = fc2‬‬
‫‪R1 = R2 =R‬‬
‫‪C1=C2=C‬‬
‫ٌحسب تردد الوسط (‪ )fo‬كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪………………. (9-11‬‬
‫شكل‪ 9-11‬دائرة مرشح قطع نطاق محدد‬
‫‪112‬‬
‫= 𝒇‬
‫اسئيخ اىفظو اىيبدي ػشر‬
‫‪ – 1‬عرؾ اآلتً‪ -:‬المرشح‪ ،‬المرشح الؽٌر فعال‪ ،‬المرشح الفعال‪.‬‬
‫‪ – 2‬ما ممٌزات المرشح الفعال؟‬
‫‪ – 3‬عدد انواع المرشحات الفعالة‪.‬‬
‫‪ - 3‬ما ا لمقصود بمرشح امرار تردد منخفض وضح ذلك مع رسم منحنً استجابة المرشح؟‬
‫‪ - 4‬وضح عمل دا برة مرشح امرار تردد عال مع رسم دابرة هذا المرشح‪.‬‬
‫‪ –5‬احسب تردد القطع لمرشح امرار تردد عال الموضح فً الشكل ( ‪ ) 5-11‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪R1=18kΩ , R2 = R3 =50 kΩ , C1 = 0.0022 µF‬‬
‫‪ -6‬ما ا لمقصود بمرشح امرار حزمة محددة وضح ذلك مع رسم منحنً استجابة المرشح؟‬
‫‪ – 7‬احسب تردد الوسط لمرشح امرار حزمة محددة‪ ،‬اذا علمت ان‪:‬‬
‫‪fc1 =1.59 kHz‬‬
‫‪fc2 = 15.9 kHz‬‬
‫‪ – 8‬ما ا لمقصود بمرشح قطع حزمة محددة وضح ذلك مع رسم منحنً استجابة المرشح؟‬
‫‪ – 9‬احسب قٌمة كل من (‪ )R2 ،R1‬الالزمة لمنع التردد (‪ ) 50Hz‬لمرشح قطع حزمة محددة الموضح‬
‫فً الشكل (‪ ،)9-11‬حٌث ان (‪)C1 =C2 = 0.318 µF‬؟‬
‫‪113‬‬
‫الفصل الثانً عشر‬
‫التضمٌن وازالة التضمٌن (‪)Modulation and Demodulation‬‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى دراسة التضمٌن وازالة التضمٌن وتطبٌقاته فً االجهزة الطبٌة‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪:‬‬
‫‪ ٌ -1‬ع رؾ التضمٌن وازالة التضمٌن‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬عدد انواع التضمٌن وٌقارن بٌنهم‪.‬‬
‫‪ٌ -3‬رسم المخططات الكتلٌة للتضمٌن السعوي والترددي‪.‬‬
‫‪ٌ -4‬رسم وٌشرح الدوابر الكهربا بٌة للمرسلة والمستقبلة‪.‬‬
‫‪ٌ -5‬عدد وٌشرح استخدامات التضمٌن فً االجهزة الطبٌة‪.‬‬
‫‪ٌ -6‬حل جمٌع االسبلة فً نهاٌة الفصل‪.‬‬
‫‪114‬‬
‫الفصل الثانً عشر‬
‫التضمٌن وازالة التضمٌن (‪)Modulation and Demodulation‬‬
‫‪ 1-12‬رَهيذ‬
‫لتبددث اشدارة صددوتٌة (‪ )Audio‬أو فدٌوٌددة )‪ )Video‬أو اشدارة معلومدات عبددر الفضداء مددن مكدان‬
‫تولٌدددها إلددى مك دان أسددتالمها‪ ،‬وا لددذي قددد ٌبعددد الالؾ الكٌلددومترات ٌجددب اسددتخدام األم دواج الرادٌوٌددة‬
‫)‪ )Radio Waves-RW‬كحامل لالشارة (‪ ،)Carrier‬ومن خالل عملٌتٌن هما‪-:‬‬
‫‪ -1‬التضمٌن ( ‪.)Modulation‬‬
‫‪ -2‬ازالة التضمٌن ( ‪ )Demodulation‬أو الكشؾ(‪.)Detection‬‬
‫األو لى تتم فً محطة االرسال وٌتم ارسال بواسطة مرسله )‪ (Transmitter‬بعد ان تقطع االؾ‬
‫ا لكٌلددددددددددومترات‪ ،‬أو ربمددددددددددا تبددددددددددث مددددددددددن االقمددددددددددار اال صددددددددددطنا عٌة لتسددددددددددتلم مددددددددددن قبددددددددددل‬
‫المستقبلة(‪)Receiver‬الستخالص االشارة المعلوما تٌة من صوت‪ ،‬أو صورة من الموجدة الرادٌوٌدة‬
‫الحاملة ذات الترددات العالٌة‪.‬‬
‫‪ 2-12‬اىزضَين (‪)Modulation‬‬
‫ا لتضمٌن هو عملٌة دمج اشارة ذات ترددات واطبة سمعٌة أو فدٌوٌة ( ‪Audio‬‬
‫‪ )Frequency.AF‬مع موجة رادٌوٌة حاملة ذات ترددات عالٌة‪ .‬تسمى الموجة الحاملة ( ‪Carrier‬‬
‫‪ )Wave‬وتسمى الموجة الناتجة من التضمٌن بالموجة المضمنة (‪ ،)Modulated Wave‬والموجة‬
‫ا لمحولة تسمى بموجة التضمٌن )‪.(Modulating Wave‬‬
‫الشكل (‪ )1-12‬مخطط ٌوضح عملٌة ا لتضمٌن وذلك بدمج الموجة الحاملة مع االشارة الصوتٌة‬
‫)‪ (AF‬للحصول على موجة مضمنة بواسطة المضمن(‪.)Modulator‬‬
‫الشكل ‪ 1-12‬مخطط ٌوضح عملٌة التضمٌن‬
‫‪115‬‬
‫‪ 3-12‬ازاىخ ا ىزضَين أو اىنشف (‪)Demodulation or Detection‬‬
‫هً عكس عملٌة التضمٌن‪ ،‬اي فصل أو كشؾ االشارة المعلوماتٌة من صوت أو صورة أو‬
‫اشارة طبٌة من الموجة الحاملة (‪.)Carrier Wave‬‬
‫الموجة الحاملة )‪)Carrier Wave‬‬
‫هً موجة را دٌوٌة ؼٌر مخمدة (‪ )Un Damped‬ذات ترددات عا لٌة ٌتم تولٌدها بواسطة‬
‫المذبذبات الرادٌوٌة ( ‪ )Oscillators‬الشكل (‪ ) 2-12‬مخطط كتلً ٌوضح تسلسل تولٌدها من مذبذب‬
‫الراد ٌوي تم تكبٌرها بوا سطة مكبر قدرة‪ ،‬وترسل إلى الفضاء من خالل الهوابً (‪.)Antenna‬‬
‫والموجات الرادٌوٌة هذه ذات سعة ثابتة وتسٌر بسرعة الضوء‪ ،‬ولكنها ؼٌر مسموعة أو مربٌة عند‬
‫أستالمها ; النها ال تحمل اٌة اشارة معلوماتٌة الن عملها ٌنحصر فً نقل االشارة من محطة االرسال‬
‫إلى محطة االستقبال‪.‬‬
‫الشكل ‪ 2-12‬مخطط كتلً لتولٌد وارسال الموجة الحاملة‬
‫‪ 4-12‬انىاع اىزضَين (‪)Kinds of Modulation‬‬
‫بما ان ا لتضمٌن هو دمج اشارة صوتٌة (‪ )AF‬مع موجة رادٌوٌدة حاملدة (‪ ،)RF‬لدذا فدان بعدض‬
‫خواص الموجة الحاملة تتؽٌر مع الزمن بسبب االشارة المضمنة‪ ،‬عنددما تنددمجان معدا لدذا تتولدد اندواع‬
‫مختلفة من ا لتضمٌن حسب طرٌقة تولٌدها‪ .‬من اهم هذه الطرق واالنواع‪-:‬‬
‫‪ -1‬التضمٌن السعوي (‪)Amplitude Modulation-AM‬‬
‫فً هذا النوع من التضمٌن نجد ان االشارة (‪ )AF‬تؽٌر أو تتحكم بسعة الموجة الحاملة (‪،)RF‬‬
‫والشكل (‪ٌ ) 3-12‬وضح ذلك‪ ،‬حٌث‪-:‬‬
‫أ‪ -‬تمثل موجة االشارة الصوتٌة ذات سعة )‪(B‬‬
‫ب‪ -‬الموجة الحاملة ذات السعة(‪)A‬‬
‫ت‪ -‬الموجة المضمنة ذا ت سعة متؽٌرة حسب االشارة (‪ ،)a‬نالحظ زٌادة سعتها عند القٌم‬
‫ث‪ -‬الموجبة ا لعظمى‪ ،‬وتقل سعتهاعند القٌم السالبة العظمى‪.‬‬
‫‪116‬‬
‫الشكل ‪ 3-12‬مخطط توضٌحً للتضمٌن السعوي‬
‫(‪ )a‬االشارة الصوتٌة (‪)AF‬‬
‫(‪ )b‬الموجة الحاملة (‪)RF‬‬
‫(‪ )C‬الموجة النا تجة من دمج الموجتٌن (‪ a‬و‪ )b‬الموجة المضمنة‬
‫‪ -2‬التضمٌن الترددي (‪)Frequency Modulation-FM‬‬
‫فدددً هدددذا الندددوع مدددن التضدددمٌن فدددان االشدددارة (‪ )AF‬تؽٌدددر تدددردد الموجدددة الحاملدددة (‪.)RF‬‬
‫والشددددكل(‪ٌ ) 3-12‬وضددددح ذلددددك حٌددددث ٌددددزداد تددددردد الموجددددة الحاملددددة عنددددد زٌددددادة سددددعة االشددددارة‬
‫( ‪ ،)MODULATING SIGNAL‬وٌقددددددل تددددددردد الموجددددددة الحاملددددددة (‪ )Carrier‬عنددددددد انخفدددددداض‬
‫سدددعة االشدددارة النقددداط (‪ .)H‬تمثدددل ا علدددى تدددردد للموجدددة ا لمضدددمنة عنددددما تكدددون االشدددارة فدددً قٌمتهدددا‬
‫الموجبدددة الكبدددرى‪ .‬والنقددداط (‪ )L‬للقدددٌم الددددنٌا للتدددردد عنددددما تكدددون سدددعة االشدددارة فدددً قٌمتهدددا الكبدددرى‬
‫السدددالبة‪ .‬أمدددا )‪ (fo‬فهدددو تدددردد الموجدددة الحاملدددة الطبٌعدددً عنددددما تكدددون سدددعة االشدددارة صدددفرا‪ .‬الحدددظ‬
‫الشكل (‪.)4-12‬‬
‫‪ -3‬التضمٌن الطوري (‪)Phase Modulation –P.M‬‬
‫حٌث تتحكم االشارة (‪ )AF‬بطور الموجة الحاملة(‪.)RF‬‬
‫‪ -4‬التضمٌن النبضً (‪)Pulse Modulation‬‬
‫فً هذا النوع من التضمٌن تتحكم االشارة الصوتٌة (‪ )AF‬بسعة نبضات الموجة الحاملة‬
‫أومدتها‪ ،‬الن الموجة الحاملة تكون على شكل نبضات‪.‬‬
‫ان اكثر االنواع استخداما وشٌوعا هما التضمٌن السعوي‪ ،‬والتضمٌن الترددي‪ ،‬لذا سنقوم بشرح‬
‫عملٌة ارسال وأستالم الموجة المضمنة با لتفصٌل للنوع السعوي (‪.)AM‬‬
‫‪117‬‬
‫الشكل ‪ 4-12‬مخطط لتضمٌن ترددي (‪)FM‬‬
‫‪ 5-12‬مرسلة التضمٌن السعوي (‪)A.M Transmitter‬‬
‫نحصل على الموجة الرادٌوٌة الحاملة (‪ ) Carrier‬من مذبذب بلوري (‪)Crystal Oscillator‬‬
‫ثم إلى مكبر مصد (عزل) (‪ )Buffer amp.‬وإلى مكبر رادٌوي (‪ .)RF Amp.‬الشكل (‪)5-12‬‬
‫ٌوضح مخطط كتلً لمرسلة نموذجٌة‪ ،‬حٌث االشارة الصوتٌة (‪ )AF‬الخارجة من المذٌاع‬
‫(‪ ) Microphone‬تكبر من خال ل مكبر صوتً ثم مكبر قدرة‪ ،‬وبعدها تدمج الموجة الرادٌوٌة مع‬
‫االشارة ا لصوتٌة لتولٌد الموجة المضمنة (‪ )Modulated Wave‬والتً تبث بالفضاء من خالل هوابً‬
‫المرسلة‪.‬‬
‫الشكل ‪ 5-12‬مخطط كتلً لمرسلة نموذجٌة‬
‫‪ 6-12‬دائرة مكبر التضمٌن ( ‪)Modulation Amplifier‬‬
‫الشكل (‪ٌ )6-12‬وضح دا برة مكبر التضمٌن حٌث الموجة الحاملة (‪ )Carrier Signal‬تقترن‬
‫(‪ )Coupled‬إلى قاعدة الترانزستور ‪ Q‬من خالل الملؾ ‪ ،T1‬واالشارة الصوتٌة (‪ )AF‬تقترن اٌضا‬
‫بقاعدة الترا نزستور من خالل المتسعة ( ‪ ) C1‬المقاومتان (‪ R1‬و‪ ،) R2‬هما مقسم فولتٌة لألنحٌاز‬
‫األمامً من خالل ‪ Vcc‬للترانزستور‪ .‬أما المتسعتان ( ‪ C2‬و‪ ) C3‬فانهما متسعتً امرار (‪)Bypass‬‬
‫‪118‬‬
‫تمرر المركبة المتناوبة إلى االرض ان سعة الموجة الرادٌوٌة الخارجة من الترا نزستور تتؽٌر تبعا‬
‫لالشارة الصوتٌة‪ ،‬وتنؽم دابرة )‪ ) L1C4‬حسب تردد الموجة الحاملة‪ .‬والتٌار فً الملؾ ‪ L1‬لموجة‬
‫(‪ )RF‬تولد تٌارا محتثا متشابها فً الملؾ ‪ L2‬والمرتبط بالهوابً الذي ٌبث الموجات المضمنة سعوٌا‪.‬‬
‫شكل‪ 6-12‬دائرة مكبر تضمٌن باستخدام الترانزستور‬
‫‪ 7-12‬ازالة التضمٌن الكشف (‪)Demodulation‬‬
‫عند بث الموجة ا لمضمنة عن طرٌق الهوابً فانها تسٌر فدً الفضدا ء ثدم تسدتلم مدن خدالل هدوابً‬
‫المستقبلة‪ ،‬وتكون االشارة المحتثة ا لمتولدة ضعٌفة الفولتٌة والتٌدار‪ ،‬لدذا مدن المهدم اسدتخالص أو كشدؾ‬
‫االشارة ا لصوتٌة عن طرٌق ازالة التضمٌن اي ازالة الموجة الرادٌوٌة (‪ ) RF‬وتدتم مدن خدالل عملٌتدٌن‬
‫هما‪-:‬‬
‫‪ -1‬التقوٌم ( ‪)Rectification‬‬
‫‪ -2‬ازالة الموجة الرادٌوٌة (‪)RF‬‬
‫علما بان ازالة التضمٌن ا لترددي تشمل ثالث عملٌات أو مراحل‪ .‬فقبل المرحلتٌن اعاله ٌتم‬
‫تحوٌل التؽٌر الترددي فً االشارة المضمنة إلى تؽٌر سعوي ثم نتابع العملٌتٌن اعاله‪ٌ .‬مكن ازالة‬
‫التضمٌن أو الكشؾ عن طرٌق دابرتٌن‪ ،‬أما باستخدام الداٌود الكاشؾ )‪ (Detector‬أو عن طرٌق‬
‫استخدام الترانزستور الكاشؾ والمكبر‪.‬‬
‫أ ‪ -‬الثنائً (الداٌود) الكاشف الشارة التضمٌن السعوي ‪)Diode Detector(AM‬‬
‫الشكل (‪ٌ ) 7-12‬وضح عملٌة ازالة التضمٌن باستخدام الداٌود الكا شؾ وتتم حسب المراحل ادناه‪:‬‬
‫‪ -1‬اختٌار الموجات المضمنة من الهوابً التً لها نفس تردد رنٌن دابرة المؤلفة (‪ LC )Tuning‬من‬
‫خالل المتسعة المتؽٌرة (‪ )C‬وٌمكن الحصول على اٌة اشارة رادٌوٌة مرؼوبة من خالل تؽٌٌر‬
‫تردد رنٌن دابرة المؤلفة (‪ .)LC‬وتتم اٌضا المؤلفة بسبب الحث الكهرومؽناطٌسً بٌن‬
‫الملفٌن(‪L1‬و ‪.)L2‬‬
‫‪ -2‬تقدددددددددوٌم االشدددددددددارة المختدددددددددارة خدددددددددالل الدددددددددداٌود الكاشدددددددددؾ (‪ ،)D‬ثدددددددددم دا بدددددددددرة ا لترشدددددددددٌح‬
‫الددددددواطً‪ ) Low- Pass Filter(RC1‬للددددددتخلص مددددددن الموجددددددة الحاملددددددة (‪) RF‬عبددددددر مما نعددددددة‬
‫المتسعة القلٌلة (‪ ،)C1‬وا لتً تسمى متسعة امرار الموجات الرادٌوٌة‪.‬‬
‫‪119‬‬
‫‪ -3‬المركبة المستمرة (‪ )D.C‬المتبقٌة فً االشارة الصوتٌة (‪ )AF‬تعبر خالل المقاومة الموازٌة (‪)R‬‬
‫للتخلص منها‪.‬‬
‫‪ -4‬أما االشارة (‪ )AF‬ذات التردد الواطا‪ ،‬فانها تعبر بسهولة خالل المتسعة (‪ ،)CB‬وعندها ٌمكن‬
‫سماعها من خالل السماعة أو المجهر(‪.)Head Phone or Loud Speaker‬‬
‫من مساوئ دابرة الداٌود الكاشؾ عدم قدرتها على تكبٌر االشارة الصوتٌة الضعٌفة لذا تستخدم طرٌقة‬
‫الترانزستور الكاشؾ‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-12‬دائرة ازالة التضمٌن باستخدام الداٌود الكاشف‬
‫ب ‪ -‬الترانزستورالكاشف الشارة التضمٌن السعوي)‪(Transistor Detectors for AM Signal‬‬
‫الدابرة فً الشكل (‪ )8-12‬توضح عملٌة التقوٌم( ‪ )Rectification‬والتكبٌر( ‪)Amplification‬‬
‫باستخدام الترا نزستور وكما ٌأتً‪:‬‬
‫االشارة المضمنة القادمة من الهوابً إلى الملؾ (‪ ،)L1‬ثم بالحث إلى الملؾ (‪ )L2‬تؽذي إلى‬
‫دابرة (القاعدة ‪ -‬الباعث) حٌث ٌتم تقوٌمها بعدها ٌكبر الجزء الموجب (المقوم) من االشـارة فً دابرة‬
‫(الباعث – الجامع)‪ .‬المتسعة (‪ )C2‬تؤرض المركبة المتناوبة (‪ )a.c‬للمقاومة ‪.)Bypass( R3‬‬
‫المقاومتان (‪ R2‬و ‪ ) R1‬تعمل كمتسعة فولتٌة لتجهٌز الترانزستور‪ ،‬وسوقه فً الجزء ا لموجب للموجة‬
‫المضمنة (‪ .)RF‬االشارة المقومة وا لمكبره ستظهر على مجموعة المقاومة والمتسعة (‪ )C3-RC‬حٌث‬
‫المتسعة (‪ )C3‬تحذؾ الموجات الرادٌوٌة‪ .‬أما االشارة الصوتٌة (‪ ) RF‬فتظهر كفرق جهد على المقاومة‬
‫(‪ ) RC‬وتعبر من خالل المتسعة (‪ )C4‬إلى المجهر لسماعها‪،‬وفً نفس الوقت فان ( ‪ ) C4‬تمنع‬
‫المركبة المستمرة من المرور‪.‬‬
‫‪120‬‬
‫شكل (‪ )8-12‬دائرة ازالة التضمٌن والتكبٌر باستخدام الترانزستور الكاشف‬
‫‪ 8-12‬تطبٌقات ا لتضمٌن فً االجهزة الطبٌة‬
‫‪ 1-8-12‬تمهٌد‬
‫لقٌاس المتؽٌرات الباٌلوجٌة (‪ )Biological Variables‬فً جسم االنسان ٌستخدم نظام القٌاس‬
‫الحٌاتً عن بعد (‪ )Biotelemetry‬لمراقبة االشارات القلبٌة‪ ،‬أو الدماؼٌة أو قٌاس ضؽط الدم ودرجة‬
‫الحرارة‪ ،‬فضال عن الٌة عزل المرٌض كلٌا عن التؽدٌة المتناوبة (‪ )a.c‬لالجهزة الطبٌة المرتبطة به‪،‬‬
‫لمنع الصعقة الكهربابٌة (‪ ،)Electric Shock‬أو الصعقة الماٌكروٌة (‪ )Micro Shock‬لذا ٌجب‬
‫استخدام االرسال الرادٌوي ( ‪ .)Radio Transmission‬و بنفس طرٌقة التضمٌن ا لذي تم شرحه حٌث‬
‫االشارة المعلوماتٌة هً االشارات الطبٌة التً ٌتم نقلها من مكان تولٌدها إلى الجهة التً نختارها‪،‬‬
‫تعتمد الموجة الحاملة فً تولٌدها على الوسط الذي ستنقل خالله والمسافة التً ستقطعها للوصول إلى‬
‫الجهة المطلوبة‪.‬‬
‫‪ 2-8-12‬المرسلة والمستقبلة فً التضمٌن وازالة التضمٌن‬
‫) ‪(Transmitter and Receiver‬‬
‫لفهم نظام التضمٌن فً االجهزة الطبٌة نددرس المخططدٌن فدً الشدكلٌن (‪ )9-12‬ا لدذي ٌمثدل مبددا‬
‫عمل المرسلة(‪ )Transmitter‬والشكل (‪ )10-12‬الذي ٌمثل المستقبلة (‪.)Receiver‬‬
‫تاخددددذ االشددددارة ا لفسددددلجٌة وتمثددددل الجهددددد الحٌدددداتً ( ‪ )Physiological signal‬مددددن المددددرٌض‬
‫(‪ )Subject‬بواسطة محول الطاقة (‪ )Transducer‬أو مباشرة حسب نوع االشارة وتؽدذى إلدى مرحلدة‬
‫التكبٌدددر(‪ )Amplifier‬ثدددم معالجتهدددا وتكٌٌفهدددا مدددن خدددالل المعدددالج (‪ ،)Processor‬ثدددم إلدددى المرحلدددة‬
‫التضمٌن‪ .‬وحسب االنواع التً تم شرحها تبث االشارة خالل الهوابً (‪ .)Antenna‬تستلم االشدارة مدن‬
‫خالل الهوا بً للمستقبلة فً الشكل (‪ )10-12‬وٌحدد ترددهدا مدن خدالل المولدؾ (‪ )Tuner‬حٌدث هنداك‬
‫اعداد ال حصر لها من الموجات ذات الترددات المختلفة‪ .‬تفصل الموجة الحاملدة (‪) Carrier‬مدن موجدة‬
‫المعلومات من خالل مزٌدل التضدمٌن (‪ ،)Demodulator‬وٌمكدن تسدجٌل وحفدظ االشدارة وسدماعها أو‬
‫عرضها على شاشة راسم االشارة ( أوسٌلٌسكوب ) أو تسجٌلها على ورق بٌانً‪.‬‬
‫‪121‬‬
‫الشكل ‪ 9-12‬مخطط كتلً لمرسلة (‪)Transmitter‬‬
‫شكل ‪ 10-12‬مخطط كتلً لمستقبلة (‪)Receiver‬‬
‫‪ 9-12‬أستخدام التضمٌن فً العزل الكهربائً للمرٌض ) ‪(Floating Earth‬‬
‫ٌمكن استخدام تقنٌة التضمٌن وازالة ا لتصمٌن فً عزل ا لمرٌض عن تؽذٌة االجهزة الطبٌة‪ ،‬وهو‬
‫ما ٌطلق علٌه العزل العابم )‪.(floating earth‬‬
‫‪122‬‬
‫الشكل (‪ٌ )11-12‬وضح احدى مكبرات العزل ( ‪ ،)Carrier Isolation amplifier‬حٌث ان الخطوط‬
‫المنقطة فً الشكل معزولة عن الطاقة الكهربابٌة المتناوبة (‪ ،)a.c‬وٌتم العزل باستخدام اثنٌن من‬
‫المحوالت (‪T2‬و ‪ ،)T1‬حٌث صممت لالشتؽال بالترددات العالٌة ( ‪ ) 25KHz-20KHz‬وممانعة‬
‫لترددات المصدر المتناوب (‪ 50Hz‬أو ‪.)60Hz‬‬
‫قسددددددم مددددددن قدددددددرة المحولددددددة (‪ ،) T1‬ومددددددن ملفهددددددا الثددددددا نوي ٌددددددذهب إلددددددى مرحلددددددة التضددددددمٌن‬
‫مباشدددددددرة‪ ،‬والبدددددددا قً ٌقدددددددوم و ٌرشدددددددح وٌسدددددددتخدم لقددددددددرة مسدددددددتمرة معزولدددددددة لتؽذٌدددددددة المكبدددددددرات‬
‫والمضمن (‪.)Amplifier and Modulator‬‬
‫تكبر االشارة الباٌولوجٌة القادمة من المرٌض بواسطة المكبر(‪ ،)A1‬ثم مرحلة التضمٌن السعوٌة‪ ،‬أما‬
‫بقٌة اجزاء الدا برة ؼٌر المعز ولة فتؽدى من مصدر الطاقة مباشرة‪.‬‬
‫شكل‪ 11-12‬لعزل نوع الموجة الحاملة (‪)Carrier Type Isolation‬‬
‫الشكل (‪ٌ )12-12‬وضح ازالة التضمٌن باستخدام الترانزستور(‪ Q1‬و ‪ )Q2‬لمقوم موجة كاملة‬
‫بما خذ وسطً مع مرشح امرار واطا كما سبق وتم شرحه فً التضمٌن الرادٌوي‪ ،‬حٌث ٌربط‬
‫(‪ Q1‬و ‪ )Q2‬بطرٌقة الدفع سحب (‪)Push-Pull‬عندها نحصل على موجة مقومة تقوٌم كأمل على‬
‫المقاومة (‪ ،)R4‬وعند ترشٌحها من المتسعة )‪ (C2‬تكون هناك فولتٌة مستمرة فً الخرج تتناسب مع‬
‫سعة اشارة الدخل القادمة من المرٌض‪ ،‬ونكون قد عزلنا المرٌض عزال تأما ( ‪)Floating Earth‬عن‬
‫مصدر الطاقة المتناوبة‪.‬‬
‫شكل (‪ ) 12-12‬ازالة التضمٌن التزامنً‬
‫‪123‬‬
‫اسئيخ اىفظو اىثبني ػشر‬
‫‪ -1‬عرؾ كل مما ٌاتً مع المخططات ان وجدت‪-:‬‬
‫ا) التضمٌن ب) ازالة التضمٌن ج) العزل العابم‬
‫‪ -2‬عدد انواع ا لتضمٌن مع شرح احد االنواع بالتفصٌل؟‬
‫‪ -5‬أرسم المخطط الكتلً مع الشرح والتاشٌر لدابرة ارسال )‪.(Transmitter‬‬
‫‪ -4‬أرسم المخطط الكتلً لدابرة أستالم الموجة المضمنة (‪ )Receiver‬مع الشرح‪.‬‬
‫‪ -5‬ارسم دا برة كهربابٌة بسٌطة لمستقبل رادٌوي الزالة التضمٌن مع الشرح؟‬
‫وأذكر فا بدة كل عنصر فً الدابرة‪.‬‬
‫‪ -6‬كٌؾ تتحكم اشارة المعلومات بالموجة الحاملة فً التضمٌن السعوي؟‬
‫‪ -7‬عدد انواع ازالة ا لتضمٌن مع رسم وشرح احد االنواع‪.‬‬
‫‪ -8‬ما أسم العنصر الذي ٌحول الموجة العلوٌة فً الشكل ادناه إلى شكل الموجة السفلٌة وفً اٌة‬
‫دابرة كهربابٌة؟‬
‫‪124‬‬
‫الفصل الثالث عشر‬
‫الكترونٌات القدرة‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى التعرؾ على الكترونٌات القدرة وعملها وخواصها وتطبٌقاتها‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ :‬بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ اهم انواع الكترونٌات القدرة‪.‬‬
‫‪ٌ – 2‬عرؾ تركٌب وعمل الكترونٌات القدرة‪.‬‬
‫‪ٌ – 3‬درك خواص الكترونٌات القدرة‪.‬‬
‫‪ٌ – 4‬فهم تطبٌقات الكترونٌات القدرة‪.‬‬
‫‪ٌ – 5‬حل اسبلة الفصل‪.‬‬
‫‪125‬‬
‫الفصل الثالث عشر‬
‫الكترونٌات القدرة‬
‫‪ 1–13‬الكترونٌات القدرة‬
‫الكترونٌات القدرة هً عناصر ا لكترونٌة تصنع من اشباه الموصالت‪ ،‬وتستخدم فً دوابر التحكم‬
‫بالقدرة كمفاتٌح الكترونٌة‪ ،‬لفصل وتوصٌل الدوابر االلكترونٌة‪ .‬سنتطرق فً هذا الفصل إلى اهم‬
‫العناصر المستخدمة فً الدوابر االلكترونٌة‪.‬‬
‫‪ 2–13‬الثاٌرستور ‪Thyristor‬‬
‫ٌتكون الثاٌرستور من اربع طبقات (‪ )PNPN‬وله ثالثة اطراؾ‪ :‬االنود (‪ ،)A‬الكاثود (‪)K‬‬
‫والبوابة (‪ )G‬الشكل (‪ٌ )1-13‬وضح ا‪ -‬تركٌب ب‪ -‬رمز الثاٌرستور‪.‬‬
‫شكل ‪ 1-13‬تركٌب ورمز الثاٌرستور‬
‫ٌسمى الثاٌرستور اٌضا بالتقوٌم السلٌكونً المسٌطر(‪Silicon Controlled –SCR‬‬
‫)‪ )Rectifier‬حٌث ٌستخدم الثا ٌرستور كمفتا ح للسٌطرة على توصٌل القدرة (‪ ،)AC‬وفً دوابر‬
‫السٌطرة على االنارة‪ ،‬وعلى سرعة المحركات الكهربابٌة‪.‬حٌث نالحظ ان رمز الثا ٌستور ٌشبه رمز‬
‫الثنابً (الدا ٌود) ولكن مع اضافة طرؾ البوابة‪ ،‬وعندما ٌكون الثا ٌرستور فً حالة توصٌل (‪)ON‬‬
‫فان اتجاه مرور التٌار فٌه ٌكون بداللة السهم كما فً الرمز‪.‬‬
‫‪ 1-2-13‬خواص الثاٌرستور‬
‫ا– الخواص فً األنحٌاز األمامً (‪)Forward biased‬‬
‫عندما ٌكون جهد االنود موجبا وجهد الكاثود سالبا ٌصبح الثا ٌرستور فً األنحٌاز األمامً حٌث‬
‫تكون كل من الوصلة (‪ )J1‬والوصلة (‪ )J3‬فً األنحٌاز األمامً‪ ،‬بٌنما تكون الوصلة (‪ )J2‬فدً األنحٌداز‬
‫العكسددً ممدا تجعددل مقاومدة الثاٌرسددتور عالٌددة جدددا ‪ ،‬لددذلك ٌمددر تٌدار صددؽٌر جدددا ٌسددمى بتٌدار التسددرب‬
‫األمددامً ( ‪ )Leakage Current‬وٌكددون الثا ٌرسددتور فددً حالددة قطددع (‪ . )Off‬عنددد زٌ دادة ا لفولتٌددة بددٌن‬
‫االنددود والك داثود إلددى قٌمددة كبٌددرة جدددا ٌحدددث أنهٌ دار أمددامً للثا ٌرسددتور وتسددمى هددذه ا لفولتٌددة بفولتٌددة‬
‫االنهٌار األمدامً‪ ،‬حٌدث تنهدار الوصدلة (‪ )J2‬وٌحصدل انخفداض مفداجا فدً مقاومدة الثاٌرسدتور‪ ،‬وٌمدر‬
‫تٌار من االنود إلى الكاثود‪ ،‬وبذلك نحصل علدى حالدة التوصدٌل األمدامً كمدا موضدح فدً الشدكل (‪-13‬‬
‫‪ٌ .)2‬مكددن ا لددتحكم بقٌمددة فولتٌددة االنهٌ دار عددن طرٌددق تطبٌددق نبضددة علددى البوابددة و تسددمى هددذه العملٌددة‬
‫باالشعال أو قدح الثاٌرسدتور‪ .‬كلمدا زاد تٌدار البوابدة كلمدا قلدت فولتٌدة االنهٌدار‪ ،‬لدذلك فدان تٌدار صدؽٌر‬
‫‪126‬‬
‫ٌؽذي البوابة ٌحول الثا ٌرستور من حالدة قطدع إلدى حا لدة توصدٌل‪ .‬بعدد ان ٌكدون الثا ٌرسدتور فدً حالدة‬
‫توصٌل ال تكون للبوا بة سٌطرة على عمله حتى فً حالة فصل البوابة‪ .‬والٌقاؾ الثا ٌرستور عدن العمدل‬
‫(‪ٌ ) Off‬تم ذلك بتقلٌل ا لفولتٌة على طرفٌه إلى قٌمة اقل من فولتٌة األمساك‪ ،‬حٌث ٌقل تٌدار اال ندود عدن‬
‫تٌار األمساك إلى قٌمة معٌنة اقل من تٌار األمساك (‪.Holding Current (IH‬‬
‫شكل ‪ 2 –13‬منحنً خواص الثاٌرستور‬
‫ب‪ -‬الخواص فً األنحٌاز العكسً (‪)Reverse Biased‬‬
‫عندما ٌكون االنود سالبا والكاثود موجبا ٌصبح الثا ٌرستور فً األنحٌاز العكسً عندبذ تكون‬
‫الوصلة (‪ )J2‬فً األنحٌاز األمامً‪ ،‬والوصلتان (‪ )J3( ،)J1‬فً األنحٌاز العكسً‪ ،‬مما تجعال مقاومة‬
‫الثاٌرستور عالٌة جدا وال ٌمر اال تٌار صؽٌر جدا ٌسمى بتٌار التسرب العكسً‪ ،‬ولكن عند زٌادة‬
‫فولتٌة الكاثود ا لموجبة نسبة إلى االنود ٌحدث انهٌار عكسً للثاٌرستور‪ ،‬وتسمى هذه ا لفولتٌة بفولتٌة‬
‫االنهٌار العكسً مما ٌؤدي إلى تلؾ الثاٌرستور‪.‬‬
‫‪ 2-2–13‬طرق اشعال الثاٌرستور (‪)Firing Thyristor‬‬
‫أ ‪ -‬االشعال بالحرارة‬
‫ان الزٌادة فً درجة حرارة القرص السلٌكونً تؤدي إلى زٌاد ة فً معدل تولٌد حأمالت‬
‫الشحنات‪ ،‬فإذا كانت هذه الزٌادة عا لٌة عن حد معٌن‪ ،‬فانها ٌمكن تؤدي إلى تشؽٌل الثاٌرستور‪،‬‬
‫وعادة هذا التشؽ ٌل ؼٌر مرؼوب فٌه لذلك ٌجب تجنبه‪.‬‬
‫‪127‬‬
‫ب – االشعال بالضوء‬
‫لو سلطت حزمة ضوبٌة على الوصلة (‪ )J2‬لتولدت الكترونات وفجوات فً رقٌقة القرص‬
‫السلٌكونً‪ ،‬وتتولد حأمالت الشحنات‪ ،‬وٌتم اشعال الثا ٌرستور بنفس االسلوب الحراري‪ ،‬وبناء على‬
‫تلك ا لفكرة تم تصنٌع ثا ٌرستور ٌعتمد اشعاله على الضوء‪ ،‬وٌسمى بالمقوم المتحكم السلٌكونً المثار‬
‫بالضوء‪.‬‬
‫ﺠ ‪ -‬االشعال بالجهد الزائد‬
‫علمنا انه اذا زاد الجهد األمامً عن جهد االنهٌار فان تٌار التسرب للثاٌرستور‬
‫( ‪ٌ )Leakage Current‬كون كافٌا لتحوٌل الثاٌرستور إلى حالة التوصٌل األمامً‪ ،‬وهذه الطرٌقة‬
‫لالشعال تدمر الثاٌرستور‪ ،‬لذلك ٌجب تجنبها‪.‬‬
‫د ‪ -‬االشعال بالجهد المسلط (‪)dv/dt‬‬
‫من المفترض ان الجهد األمامً المسلط ٌزداد بالتدرج‪ ،‬ولو سمح لهذا الجهد بالزٌادة المفاجبة‬
‫فقد ٌؤدي إلى اشعال الثاٌرستور من دون تسلٌط اشارة على البوابة‪ ،‬أو ٌؤدي إلى زٌادة الجهد األمامً‬
‫ا كثر من مستوى االنهٌار‪ ،‬ان هذا النوع ؼٌر المرؼوب من االشعال ٌمكن تجنبه‪.‬‬
‫ه ‪ -‬االشعال بتٌار البوابة‬
‫اذا سلطت اشارة موجبة على البوا بة بتوصٌل مصدر بٌن البوابة والكاثود فان التٌار المار بدابرة‬
‫البوابة ٌؤدي إلى مرور فجوات من البوابة فتزداد حأمالت الشحنة الموجودة مما ٌساعد فً اشعال‬
‫الثاٌرستور‪ ،‬وعادة تكون االشارة ا لمسلطة فً شكل نبضة تستؽرق زمنا معٌنا كافٌا لتشؽٌل‬
‫الثاٌرستور‪ ،‬واذا وصل الثاٌرستور ٌستمر كذلك وال داعً البقاء تٌار البوابة‪.‬‬
‫‪ 3–2–13‬دوائر اشعال الثاٌرستور‬
‫(‪)Firing Circuits of Thyristor‬‬
‫تقسم دوابر االشعال المستعملة عادة لقدح الثاٌرستور إلى ثالث انواع هً‪:‬‬
‫‪ -1‬دوابر االشعال بالتٌار المستمر‪.‬‬
‫‪ - 2‬دوابر االشعال بالتٌار المتردد‪.‬‬
‫‪ -3‬دوابر االشعال بالنبضات‪.‬‬
‫‪ 4–2-13‬طرق اخماد الثاٌرستور ( ‪(Turn Off- Thyristor‬‬
‫ٌجب ان ٌقل تٌار الثاٌرستور إلى قٌمة اقل من تٌار األمساك (‪ )IH‬لمدة تكفً لتحوٌله إلى عدم‬
‫التوصٌل‪ .‬ان جعل الثا ٌرستور فً حا لة عدم توصٌل لٌ ست صعبة فً دوابر التٌار المتردد‪ ،‬حٌث‬
‫ٌنعكس ا لجهد كل نصؾ موجة‪ .‬أما فً دوابر التٌار المستمر ٌمر التٌار باتجاه واحد‪ ،‬فٌتطلب األمر‬
‫استعمال دابرة اضافٌة الخماد الثاٌرستور‪ ،‬كما ٌوجد نوع خاص من الثا ٌرستور ٌتم اخماده عن طرٌق‬
‫البوابة ذاتها‪.‬‬
‫‪128‬‬
‫ا – االخماد الطبٌعً‬
‫ٌمكن تقلٌل تٌار الثاٌرستور إلى الصفر بفتح مفتاح موصل على التوالً مع الثاٌرستور‪ ،‬كما‬
‫موضح فً الشكل (‪ ،)a-3-13‬أو بجعل مسار تحوٌلً للتٌار إلى الصفر بفتح مفتاح موصل على‬
‫التوازي مع الثاٌرستور فً الشكل(‪ .)b -3-13‬وٌجب اعادة المفتاح إلى حالته األولى فً كلتا الحالتٌن‬
‫بعد اخماد الثاٌرستور‪ ،‬اال انه تتولد (‪ ) dv/dt‬عالٌة عبر الثاٌرستور‪ ،‬مما قد ٌتسبب معها فً اعادة‬
‫تشؽٌل الثاٌرستور‪.‬‬
‫ب ‪ -‬االخماد االجباري (القسري)‬
‫فً هذه الطر ٌقة ٌسلط جهد عكسً عبر الثاٌرستور‪ ،‬فٌجبر التٌار على الهبوط إلى الصفر‪،‬‬
‫بل ٌمر باألتجاه ا لعكسً لمدة قصٌرة قبل ا ن ٌستعٌد الثاٌرستور قا بلٌته للتعوٌض األمامً‪ ،‬وٌوضح‬
‫الشكل (‪ )c -3-13‬دا برة مبسطة لهذا النوع من االخماد‪ ،‬فعند ؼلق المفتاح (‪ٌ ) S‬وصل المكثؾ‬
‫المشحون مسبقا بالقطبٌة المبٌنة عبر الثاٌرستور‪ ،‬فٌصبح منحازا وٌتحول إلى حالة عدم التوصٌل‪،‬‬
‫ان هذا النوع من االخماد كثٌر االستعمال فً دوابر الثاٌرستور ‪ .‬تتبع دوابر التٌار المتردد التً‬
‫ٌنعكس فٌها جهد الخط ذي االخماد القسري‪ ،‬وٌسمى فً هذه الحالة باالخماد الطوري(‬
‫‪(Commutated Line‬‬
‫(‪)c-3-13‬‬
‫(‪)b-3-13‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫شكل ‪ 3–13‬طرق االخماد للثاٌرستور‬
‫(‪)a-3-13‬‬
‫‪A‬‬
‫‪ 3–13‬اىزرايل ‪Triac‬‬
‫ٌتكون التراٌك من عدة طبقات وٌكافا ثا ٌرستورٌن موصلٌن على التوازي وبشكل متعاكس‪ ،‬اي‬
‫ان انود الثاٌرستور األول ٌكون موصال إلى كاثود الثاٌرستور الثانً‪ ،‬وكاثود الثاٌرستور األول ٌكون‬
‫موصال إلى انود الثا ٌرستور الثانً‪ ،‬الشكل (‪ٌ )4 –13‬وضح ‪ - a‬تركٌب التراٌك ‪ – b‬رمز التراٌك‪.‬‬
‫والشكل (‪ٌ )5 –13‬وضح الدابرة المكافبة للتراٌك‪.‬‬
‫شكل ‪ 4 –13‬تركٌب ورمز التراٌك‬
‫‪129‬‬
‫شكل ‪ 5 -13‬الدائرة المكافئة للتراٌك‬
‫ٌمكن جعل التراٌك فً حا لة توصٌل حٌث ٌكون مرور التٌار فً كال االتجاهٌن وكاآلتً‪:‬‬
‫ا ‪ -‬مرور التٌار من الطرؾ (‪ )T1‬إلى الطرؾ (‪ )T2‬عندما ٌكون الطرؾ (‪ )T1‬موجبا بالنسبة إلى‬
‫الطرؾ (‪ )T2‬وطبقت اشارة االشعال بٌن البوابة والطرؾ (‪.)T2‬‬
‫ب ‪ -‬مرور التٌار من الطرؾ (‪ )T1‬إلى الطرؾ (‪ )T2‬عندما ٌكون الطرؾ (‪ )T2‬موجبا بالنسبة إلى‬
‫الطرؾ (‪ ،)T1‬وطبقت اشارة االشعال بٌن البوابة والطرؾ (‪.)T1‬‬
‫ٌمكن اشعال التراٌك اٌضا باشارة سالبة‪ ،‬اال ان حساسٌته لالشارة الموجبة افضل‪ٌ .‬ستخدم التراٌك‬
‫فً عدة تطبٌقات‪ ،‬كالتحكم فً سرعة المحركات الحثٌة‪ ،‬وفً دوابر االنارة والتسخٌن الكهربابً‪.‬‬
‫الشكل (‪ٌ )6–13‬وضح خواص الترا ٌك حٌث تشبه خواص الثا ٌرستور فً األنحٌاز األمامً‪.‬‬
‫شكل ‪ 6 –13‬خواص التراٌك‬
‫‪130‬‬
‫‪ 4–13‬اىذايبك ‪Diac‬‬
‫ٌتكون الداٌاك من نفس مكونات التراٌك ولكن بدون بوابة‪ .‬الشكل (‪ٌ )7–13‬وضح تركٌب ورمز‬
‫الداٌاك‬
‫أ‪-‬‬
‫ب‪-‬‬
‫شكل ‪ 7–13‬تركٌب ورمز الداٌاك‬
‫ٌمر التٌار فً الداٌاك فً كال االتجاهٌن‪ - 1 :‬من الطرؾ (‪ )T1‬إلى الطرؾ (‪ ،)T2‬عندما تكون‬
‫فولتٌة الطرؾ (‪ )T1‬ا على من فولتٌة الطرؾ (‪ )T2‬إلى مقدار مسأوي إلى ا قل قٌمة لفولتٌة االنهٌار‬
‫‪ - 2‬من الطرؾ (‪ )T2‬إلى الطرؾ (‪ ،)T1‬عندما تكون فولتٌة الطرؾ (‪ )T2‬ا على من فولتٌة الطرؾ‬
‫(‪ )T1‬إلى مقدار مسأويإلى اقل قٌمة لفولتٌة األنهٌار‪.‬‬
‫الشكل (‪ٌ )8–13‬وضح خواص الداٌاك‪ ،‬حٌث تشبه خواص التراٌك فً حالة الؽاء تٌار البوابة ‪ٌ .‬ستعمل‬
‫الداٌاك فً دوابر اشعال للثاٌرستور‪ ،‬والتراٌك‪ ،‬وفً دوابر الحماٌة من الفولتٌات المرتفعة‪.‬‬
‫شكل ‪ 8–13‬خواص الداٌاك‬
‫‪131‬‬
‫‪ 5–13‬رطجيقبد اىنزرونيبد اىقذرح‬
‫ٌستخدم التراٌك فً دوابر التٌار المتناوب للسٌطرة على قدرة الموجة من الصفر‪ ،‬وإلى موجة‬
‫كاملة وله استخدامات واسعة فً السٌطرة على الدوابر المتناوبة من دون الحاجة إلى عناصر اضافٌة‬
‫عدا قدحه من خالل البوابة باستخدام الداٌك‪ .‬لذا ٌستخدم فً دوابر االضاءة كخافت للضوء‪ ،‬وفً‬
‫السٌطرة على مصابح الفلورسنت‪ ،‬وعلى سرعة المحرك الكهربابً‪ٌ .‬ستخدم فً دوابر االضاءة كخافت‬
‫للضوء‪ ،‬وفً السٌطرة على مصباح الفلورسنت‪ ،‬وعلى سرعة المحرك‪.‬‬
‫الشكل(‪ٌ )9-13‬وضح دابرة بسٌطة من انواع دوابر السٌطرة على االضاءة‪ ،‬أو سرعة المحرك‬
‫بأستخدام الداٌاك والتراٌك مع شكل موجة الفولتٌة الداخلة‪ ،‬وشكل موجة ا لفولتٌة على طرفً المتسعة‪،‬‬
‫وتعتمد طرٌقة السٌطرة على كمٌة القدرة المجهزة للحمل‪.‬‬
‫الشكل ‪ 9–13‬دا ئرة سٌطرة بسٌطة باستخدام الداٌاك والتراٌك‬
‫عند توصٌل القدرة المتناوبة ( ‪ )Mains Input‬للدابرة فً الشكل(‪ )9-13‬فان الموجة تقل‬
‫سعتها وٌتؽٌر طورها بزاوٌة تعتمد على قٌم المقاومة (‪ ،)R‬والمتسعة (‪ ،)C‬كما موضح فً شكل‬
‫ا لموجة فً منتصؾ الشكل (‪ .)9-13‬وعندما تنشحن المتسعة بالفولتٌة المناسبة‪ ،‬فانها تفرغ شحنتها من‬
‫خالل البوابة لقدح التراٌك‪ ،‬فٌصبح بحالة توصٌل لما تبقى من نصؾ الموجة الموجبة‪،‬وعند وصول‬
‫قٌمة ا لموجة للصفر ٌنقطع توصٌل الترا ٌك لفترة زمنٌة إلى ان تنشحن المتسعة بفولتٌة القدح باألتجاه‬
‫المعاكس‪ ،‬مما ٌعطً الداٌك القا بلٌة على قدح التراٌك لٌكون فً حالة توصٌل لما تبقى من نصؾ‬
‫الموجة السالبة‪ ،‬وٌكون شكل الموجة ا لمجهزة للحمل (‪ )Load‬كما فً ٌمٌن الشكل (‪ ،)9-13‬واسفلها‬
‫شكل نبضة قدح التراٌك الخارجة من الداٌاك ‪،‬علما بان قٌمة المقاومة المتؽٌرة هً التً تتحكم بزاوٌة‬
‫الطور‪ ،‬وبالتالً بمقدار كمٌة القدرة المجهزة للحمل‪ ،‬حٌث التحكم بكمٌة الضوء‪ ،‬أو سرعة المحرك‪.‬‬
‫‪132‬‬
‫اسئلة الفصل الثالث عشر‬
‫‪ - 1‬عرؾ اآلتً‪:‬‬
‫الكترونٌات القدرة‪ ،‬الثاٌرستور‪ ،‬فولتٌة االنهٌار‪ ،‬تٌار التسرب‪ ،‬التراٌك‪ ،‬الداٌاك‪ ،‬االشعال‪.‬‬
‫‪ – 2‬ما تركٌب ورمز الثاٌرستور‪ ،‬وضح ذلك مع الرسم وذكر استخداماته؟‬
‫‪ – 3‬أشرح خواص الثاٌرستور باألتجاه األمامً والعكسً‪ ،‬موضحا اجابتك مع الرسم‪.‬‬
‫‪ – 4‬اذكر طرق اشعال الثاٌرستور‪.‬‬
‫‪ – 5‬اذكر انواع دوابر اشعال الثاٌرستور‪.‬‬
‫‪ – 6‬وضح مع الرسم طرق اخماد الثاٌرستور‪.‬‬
‫‪ - 7‬ما تركٌب التراٌك والدابرة المكافبة له عزز اجابتك بالرسم وأذكر استخداماته؟‬
‫‪ – 8‬وضح كٌؾ ٌمر التٌار فً الداٌاك فً كال األتجاهٌن‪.‬‬
‫‪ - 9‬ما تركٌب ورمز الداٌاك‪ ،‬وضح ذلك مع الرسم ذاكراً اهم أستخداماته؟‬
‫‪ - 10‬ما الفرق بٌن منحنً الخواص لكل من التراٌك و الداٌاك؟‬
‫‪ -11‬وضح مع الرسم أستخدام التراٌك والداٌاك فً دوابر التٌار المتناوب للسٌطرة على إضاءة‬
‫مصباح أو محرك كهربابً‪.‬‬
‫‪133‬‬
‫الفصل الرابع عشر‬
‫الموجات الكهرومغناطٌسٌة وتطبٌقاتها‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى التعرؾ على الموجات الكهرومؽناطٌسٌة وتطبٌقاتها‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ - 1‬رسم وٌعرؾ الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً‪.‬‬
‫‪ٌ - 2‬عرؾ صفات وخصابص الموجات الكهرومؽناطٌسٌة وأستعماالتها‪.‬‬
‫‪ٌ -3‬حدد موقع الموجات الكهرومؽناطٌسٌة على الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً‪.‬‬
‫‪ٌ - 4‬شرح طرٌقة تولٌد كل من االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة‪.‬‬
‫‪ٌ - 5‬عرؾ الظاهرة الكهروضوبٌة‪.‬‬
‫‪ٌ -6‬عرؾ خصابص وتولٌد اشعة اللٌزر وأستعماالتها‪.‬‬
‫‪ٌ -7‬عدد خطوات تشؽٌل جهاز االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة‪.‬‬
‫‪ٌ - 8‬حل جمٌع اسبلة الفصل‪.‬‬
‫‪134‬‬
‫الفصل الرابع عشر‬
‫الموجات الكهرومغناطٌسٌة وتطبٌقاتها‬
‫‪ 1–14‬رَهيذ‬
‫الموجات الكهرومؽناطٌسٌة هً االساس فً االتصاالت الالسلكٌة‪ ،‬والتً فٌها ٌتم االتصال بٌن‬
‫نقطتٌن أو اكثر بٌنهما مسافات شاسعة‪ ،‬وال ت وجد بٌنهما خطوط نقل مباشرة‪ .‬واالتصاالت الالسلكٌة لها‬
‫تطبٌقات عدٌدة فً مجاالت االتصاالت الهاتفٌة‪ ،‬والمراقبة الجوٌة‪ ،‬واالقمار الصناعٌة‪ ،‬واالجهزة‬
‫الطبٌة‪.‬‬
‫‪ 2-14‬اىَىجبد اىنهروٍغنبطيسيخ )‪(Electromagnetic Waves‬‬
‫ان الشحنة الكهربابٌة الساكنة تنتج مجاال كهربابٌا ٌحٌط بها‪ ،‬وعندما تكون الشحنة فً حالة‬
‫حركة ٌتكون حولها مجال مؽناطٌسً اضافة إلى مجالها الكهربابً‪ .‬من المعلوم ان مجاال مؽناطٌسٌا‬
‫متؽٌرا ٌولد قوة دافعة كهربا بٌة (ق‪.‬د‪.‬ك) محتثة‪ ،‬وهذا ما ٌسمى بالحث الكهرومؽناطٌسً‪ٌ ،‬نتج عن‬
‫فرق فً ا لجهد ٌمثل معدل تؽٌر المجال الكهربا بً بٌن نقطتٌن‪ .‬لذلك ٌكون المجال المؽناطٌسً المتؽٌر‬
‫مكافبا فً تا ثٌره للمجال الكهربابً المتولد والعكس صحٌح‪ ،‬اذ ان تاثٌر المجال الكهربابً المتولد‬
‫المتؽٌر ٌكافىء المجال المؽناطٌسً المتولد‪.‬‬
‫تمكن العالم (ماكسوٌل) من وضع نظرٌة تعتمد على المبداٌن االساسٌٌن اآلتٌٌن‪- :‬‬
‫‪ .1‬المجال الكهربابً المتؽٌر فً الفضاء ٌنتج مجاال مؽناطٌسٌا ٌكون عمودٌا علٌه ومتفقا معه فً‬
‫الطور‪.‬‬
‫‪ .2‬المجال المؽناطٌسً المتؽٌر فً الفضاء ٌنتج مجاال كهربابٌا ٌكون عمودٌا علٌه ومتفقا معه فً‬
‫الطور‪.‬‬
‫وبناء على هذٌن المبدأٌن‪ ،‬فان المجال الكهربابً والمجال المؽناطٌسً ٌنتشران فً الفضاء من‬
‫نقطة إلى اخرى وهما متالزمان ومتفقان فً الطور‪ ،‬وعمودٌان على خط انتشارهما مكونان ما ٌسمى‬
‫بالموجة الكهرومؽناطٌسٌة كما فً الشكل (‪.)1-14‬‬
‫شكل (‪ ) 1-14‬موجة كهرومغناطٌسٌة‬
‫‪135‬‬
‫‪ 3–14‬خظبئض اىَىجبد اىنهروٍغنبطيسيخ‬
‫( ‪(Electromagnetic Waves Characteristics‬‬
‫تتصؾ الموجه باربع صفات اساسٌة هً‪:‬‬
‫‪ -1‬الطول الموجً )‪)Wavelength‬‬
‫ٌحدد الطول الموجً (ג) بالمسافة بٌن قمتٌن متعاقبتٌن‪ ،‬أو اٌة نقطتٌن متناظرتٌن ومتعاقبتٌن‬
‫للموجة‪ٌ .‬قاس الطول الموجً باجزاء المتر‪ ،‬وتسمى النانومتر (‪ ،)nm‬وهذه تساوي (‪ 10 - 9‬من المتر)‬
‫أو االنكستروم (‪ )A‬والذي ٌساوي ‪ 10 -10‬من المتر‪ ،‬كما موضح فً الشكل(‪.)2-14‬‬
‫السعة‬
‫الطول الموجً‬
‫شكل (‪ )2-14‬شكل الموجة‬
‫‪ -2‬التردد )‪)Frequency‬‬
‫ٌمثل التردد عدد الموجات المارة م ن نقطة معٌنة فً الثانٌة الواحدة‪ ،‬وٌقاس بالذبذبة‪/‬الثانٌة أو‬
‫الهٌرتز (‪ .)Hz‬اذا كانت متجهات المجال الكهربابً والمجال المؽناطٌسً تؤلفان اهتزازات توافقٌة‬
‫ذات تردد ثابت ندع وه بتردد الموجة الكهرومؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫‪ -3‬السرعة )‪)Velocity‬‬
‫سرعة الموجة ثابتة فً الوسط المعٌن‪ .‬وتوصل (ماكسوٌل) إلى ان سرعة انتشار الموجات‬
‫الكهرومؽناطٌسٌة فً الفراغ هً نفسها سرعة انتشار الضوء فً الفراغ; اذ تبلػ ‪ 810x3‬متر‪/‬ثا مما‬
‫ٌؤكد ان الضوء نفسه عبارة عن موجات كهرومؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫وٌرتبط التردد‪ ،‬والطول الموجً‪ ،‬والسرعة بالعالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪……… (1-14‬‬
‫‪‬‬
‫ؽ‪ٛ‬ش‪:‬‬
‫‪ –ƒ‬انزشدد‬
‫‪ - ‬انطٕل انًٕع‪ٙ‬‬
‫‪ – v‬سشعخ انًٕعخ‬
‫‪136‬‬
‫=‪ƒ‬‬
‫‪ -4‬السعة )‪(Amplitude‬‬
‫تمثل السعة اعلى ارتفا ع للموجة مقاسا من خط الصفر‪ .‬وهناك خواص اخرى للموجات ٌجب ان‬
‫تؤخذ بنظر االعتبار الهمٌتها وهً‪:‬‬
‫أ ‪ -‬الطور)‪)Phase‬‬
‫الموجات ذات الطول الموجً الواحد‪ ،‬تكون فً طور واحد عندما تقع قمم بعضها على‬
‫بعض‪ .‬فإذا ما التقت موجتان لهما الطول الموجً نفسه‪ ،‬وكا نت قمة احدهما على قمة الثانٌة‪،‬‬
‫نحصل على موجة واحدة ذات سعة مضاعفة‪ ،‬ولها الطول ا لموجً للموجتٌن‪ .‬أما اذا كانت بطور‬
‫مختلؾ (قمة احداهما على قعر اال خرى) فسوؾ نحصل على موجة سعتها تساوي صفرا‪.‬‬
‫ب‪-‬التماسك (الترابط) )‪)Coherency‬‬
‫ٌتكون الضوء المتماسك من موجات ثابته مترا بطة لٌس بٌنها اختالؾ فً الطور فً اي مكان‪ ،‬أو‬
‫اي وقت‪ .‬كما موضح فً الشكل (‪)3-14‬‬
‫شكل ‪3-14‬‬
‫‪ 4 -14‬خىاص اىَىجبد اىنهروٍغنبطيسيخ‬
‫)‪(Properties of Electromagnetic Waves‬‬
‫‪ -1‬تنتقل الموجة الكهرومؽناطٌسٌـة فً الفراغ بسرعـة الضوء فً الفـراغ وتساوي( ‪ 3  10 8‬متر‪ /‬ثا)‬
‫أما سرعة انتقالها فً األوساط المادٌة‪ ،‬فٌعتمد على الخواص الكهربابٌة والمؽناطٌسٌة لذلك الوسط‪.‬‬
‫‪ -2‬تنتشر بخطوط مستقٌمة وتخضع للخصابص الموجبه من حٌث الحٌود والتداخل‪.‬‬
‫‪ -3‬ال تتاثر بالمجاالت الكهربابٌة أو المؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫‪ -4‬موجات مستعرضة قابلة لالستقطاب‪.‬‬
‫‪ -5‬طاقة الموجات الكهرومؽناطٌسٌة المنتشرة فً الفرا غ تتوزع بٌن مجالٌها الكهربابً والمؽناطٌسً‬
‫بصورة متساوٌة‪.‬‬
‫‪ -6‬للطاقة الكهرومؽناطٌسٌة مظاهر متعددة (ضوبٌة‪ ،‬حرارٌة‪ ،‬كهربابٌة‪)..،‬وهذا ناتج عن اختالفها‬
‫بالتردد أو (الطول الموجً)‪.‬‬
‫‪137‬‬
‫‪ 5-14‬طيف اىَىجبد اىنهروٍغنبطيسيخ‬
‫)‪(Alectromagnetic Waves Spectrum‬‬
‫ان مدى اطوال الموجات الكهرومؽناطٌسٌة ٌمر من الموجات ذات الطول الموجً االطول‬
‫(الموجات الرادٌوٌة) إلى الموجات ذات الطول الموجً االقصر (موجات كأما)‪ ،‬كما ٌتضح ذلك من‬
‫المخطط الذي نراه فً الشكل (‪)4-14‬‬
‫شكل ‪ 4-14‬مناطق الطٌف الكهرومغناطٌسً‬
‫ٌنقسم طٌؾ الموجات الكهرومؽناطٌسٌة إلى‪:‬‬
‫‪ -1‬الموجات الرادٌوٌة (‪(Radio Waves‬‬
‫‪ -2‬الموجات الماٌكروٌة )‪)Microwaves‬‬
‫‪ -3‬االشعة تحت الحمراء )‪)Infrared rays‬‬
‫‪ -4‬الضوء المربً)‪)Visible light‬‬
‫‪ -5‬االشعة فوق البنفسجٌة ( ‪)Ultraviolet rays‬‬
‫‪ -6‬االشعة السٌنٌة )‪)X-rays‬‬
‫‪ -7‬اشعة كأما )‪)Gamma rays‬‬
‫لكل منطقة من مناطق الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً خصابص تمٌزها عن بعضها البعض‪ ،‬وبناء علٌه نجد‬
‫تطبٌقات مختلفة لهذه االشعة‪.‬‬
‫تجدر االشارة إلى ان الموجات الكهرومؽناطٌسٌة لها طاقة تعطى بالمعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪E  hf‬‬
‫(‪..…………… )2-14‬‬
‫ؽ‪ٛ‬ش‪:‬‬
‫‪ -E‬انطبقخ ثبنغٕل (‪)J‬‬
‫‪ -h‬صبثذ ثالَك =‪( J.S‬‬
‫‪34‬‬
‫‪) 6.6  10‬‬
‫‪ -f‬انزشدد ثبنٓشرض )‪(Hz‬‬
‫ٔرسزخذو ٔؽذح اال نكزشٌٔ فٕنذ (‪ ) ev‬نهزعج‪ٛ‬ش عٍ طبقخ االشعخ انكٓشٔيغُبط‪ٛ‬س‪ٛ‬خ ‪:‬‬
‫(‪J‬‬
‫‪19‬‬
‫‪) 1.ev  1.6  10‬‬
‫‪138‬‬
‫نستنتج من ذلك انه كلما زاد التردد ازدادت الطاقة وعلٌه فان طاقة‪ ،‬اشعة كأما أكبر ما ٌمكن فً‬
‫الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً‪ .‬سنقوم بدرا سة كل منطقة من مناطق الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً على حدة‬
‫لتوضٌح المزٌد من المعلومات عن تولدها واستخداماتها‪.‬‬
‫‪ 6-14‬اىَىجبد اىراديىيخ ) ‪(Radio Waves‬‬
‫‪5‬‬
‫الطول الموجً‪ٌ 3 10 nm :‬متد إلى بضعة كٌلومترات‪.‬‬
‫التولٌد‪ٌ :‬مكن تولٌدها باستعمال المذبذبات الكهربابٌة ( ‪.)Oscillators‬‬
‫االستخدام‪:‬‬
‫أ) تستخدم فً نقل االصوات واشارة التلفزٌون والهاتؾ‪.‬‬
‫ب) تستخدم لنقل معلومات عن دقات ا لقلب للمرٌض من بٌته إلى ا لمستشفى‪ .‬وكذلك من سٌارة االسعاؾ‬
‫إلى المستشفى التً سٌنقل الٌها المرٌض‪.‬‬
‫ج) تستخدم فً المجاالت الصناعٌة فً االتصال بٌن المؤسسة وموظفٌها وتمكنهم من تبادل المعلومات‬
‫من مواقع عملهم‪.‬‬
‫د) تستخدم فً اجهزة ا لسٌطرة عن بعد للتحكم فً االجهزة‪.‬‬
‫‪ 7-14‬اىَىجبد اىَبينرويخ )‪)Microwaves‬‬
‫الموجات الما ٌكروٌة جزء من الموجات الكهرومؽناطٌسٌة ذا ت طول موجً طوٌل ٌقاس‬
‫بالسنتمتر فً المدى من ‪ 0.3‬إلى ‪ 30‬سم‪ٌ .‬مكن تولٌدها بوساطة اجهزة الكترونٌة خاصة االستخدام‪:‬‬
‫أ) انظمة البث االذاعً‪ ،‬وفً التلفاز‪ ،‬والرادار‪ ،‬ومالحة الطٌران‪ ،‬وانظمة االتصاالت‪.‬‬
‫ب) تستخدم فً افران الماٌكروٌؾ‪ ،‬اذ تؤمن عملٌات الطبخ ا لمنزلً بوقت قصٌر نسبٌا‪.‬‬
‫‪ 8-14‬اىضىء اىَرئي )‪)Visible light‬‬
‫هو ذلك الجزء من الطٌؾ ا لذي ٌمكن للعٌن البشرٌة ان تكشفه‪ .‬وٌتولد الضوء المربً من اعادة‬
‫تركٌب األلكترونات فً الذرات والجزٌبات‪ .‬وكما موضح فً الشكل(‪ ،)4-14‬فان الضوء المربً هو‬
‫جزء من الطٌؾ الكهرومؽناطٌسً‪ ،‬وهو الجزء الوحٌد فً هذا الطٌؾ ا لكبٌر تستطٌع العٌن البشرٌة‬
‫رؤٌته‪ ،‬وا لشمس تحوي جمٌع انواع االشعة و (‪ (90%‬من اشعتها تحوي الضوء المربً الذي ٌتكون‬
‫من سبعة الوان تبدا باللون ا لبنفسجً بطول موجً (‪ ،)400nm‬وٌنتهً باللون االحمر بطول‬
‫(‪ .)700nm‬كما موضح فً الشكل (‪.)5-14‬‬
‫شكل ‪ 5-14‬الطول الموجً للضوء المرئً بالوانه السبعة بوحدات (‪10-9m=)nm‬‬
‫‪139‬‬
‫‪ 9-14‬االشؼخ ريذ اىيَراء وفىق اىجنفسجيخ‬
‫لفهم االشعة تحت الحمراء (‪ )IR‬وفوق البنفسجً (‪ )UV‬من المهم ان نعرؾ شٌبا عن الطٌؾ‬
‫الكهرومؽناطٌسً ( ‪ )Electromagnetic Spectrum‬الموضح فً الشكل (‪ )4-14‬الذي ٌحوي على‬
‫اطوال موجٌة من الصفر وإلى ما النهاٌة‪ ،‬نتٌجة للتذبذب الثابت لاللكترونات فً مداراتها حول نواة‬
‫الذرة‪ .‬وان سرعة التذبذب (ا لتردد) ٌحدد مستوى طاقة االنواع المختلفة لالشعة فً الطٌؾ‬
‫الكهرومؽناطٌسً‪ ،‬أو تحدده اطوالها الموجٌة حٌث الموجة االقصر طوال تكون االكثر طاقة‪ ،‬أو‬
‫الموجة االعلى ترددا تكون االكثر طاقة‪.‬‬
‫‪ 1-9-14‬االشعة تحت الحمراء (‪)Infrared Radiation -IR‬‬
‫االشعة تحت الحمراء (‪ )IR‬هً موجدات تقدع ضدمن الطٌدؾ الكهرومؽناطٌسدً كمدا موضدح فدً‬
‫الشكل (‪)4-14‬وموقعها بٌن الضدوء المربدً ( ‪ )Visible light‬والموجدات الدقٌقدة (‪،)Microwaves‬‬
‫واطوالها الموجٌة تبدا من (‪ )1μm‬وإلى )‪ )200μm‬وٌمكن تقسٌمها إلى ثالثدة مواقدع حسدب قربهدا‪ ،‬أو‬
‫بعدها من الضوء المربً كما موضح فً الشكل (‪.)6-14‬‬
‫شكل‪ 6-14‬الطٌف الكهرومغناطٌسً واقسبً االشعة تحت الحمراء‬
‫فاالشعة القرٌبة تسمى اشعة تحت الحمراء القرٌبة (‪ ،(Near Infrared –NIR‬ثم المتوسطة‬
‫البعد (‪ ،)MID-IR‬وبعدها االشعة تحت الحمراء البعٌدة ورمزها ( ‪ ،)FAR-Infrared‬واطوالها‬
‫الموجٌة كما فً الشكل(‪ .)6-14‬وٌسمى النوعان االشعة المتوسطة والبعٌدة باالشعة الحرارٌة لشعورنا‬
‫بحرارتها عند التعرض للشمس‪ ،‬أو النار‪ ،‬أو المدافا الكهربابٌة‪ ،‬وعامل طولها الموجً من (‪)5μm‬‬
‫إلى (‪ .)200μm‬وا لتً تستخدم فً الطب للتشخٌص والعالج‪ ،‬أما االشعة تحت الحمراء القرٌبة‪ ،‬فهً‬
‫لٌست حارة على االطالق وال نستطٌع االحساس بها وعادة ما تستخدم فً اجهزة التحكم عن‬
‫بعد( ‪ ،)Remote Control‬وبما ان العنصر الربٌسً فً الموجات تحت الحمراء هً الحرارة فان اي‬
‫جسم له درجة حرارة ٌشع موجات تحت الحمراء حتى األجسام الباردة‪ ،‬مثل مكعبات الثلج فعندما ٌكون‬
‫الجسم ؼٌر حار بما فٌه الكفاٌة لٌشع االشعة المربٌة فانه ٌشع معظم طاقته على شكل اشعة تحت‬
‫الحمراء‪ ،‬وكمثال فان الفحم الحار قد الٌشع ضوءا ولكنه بالتاكٌد ٌشع اشعة تحت الحمراء‪ ،‬واألجسام‬
‫البشرٌة تشع أمواج تحت الحمراء بطول موجً (‪ ،)10μm‬وبسبب الطاقة التً تحوٌها فانها تستخدم‬
‫فً الكثٌر من التطبٌقات العلمٌة‪ ،‬والعملٌة‪ ،‬وخاصة فً العالج الطبٌعً الزالة االلم والشد العضلً‪،‬‬
‫والمساعدة على شفاء العضالت‪ ،‬واألمراض الجلدٌة‪ ،‬وتستخدم اٌضا فً دراسة التركٌب البلوري‬
‫للمواد وفً المجال ا لعسكري تستخدم االشعة تحت الحمرا ء فً تصوٌب وتوجٌه القذابؾ‪ .‬والشكل‬
‫(‪ٌ )7-14‬وضح مصابٌح تحت الحمراء متعددة االحجأم‪ ،‬واالشكال‪ ،‬والطاقات والمستخدمة فً العالج‬
‫‪140‬‬
‫شكل ‪ 7-14‬مجامٌع من مصابٌح االشعة تحت الحمراء‬
‫‪ 2-9-14‬االشعة فوق البنفسجٌة (‪)Ultra Violet Radiation -UV‬‬
‫االشعة فوق بنفسجٌة (‪ )UV‬هً موجات كهرومؽنا طٌسٌة بطول موجً اقصر من الضوء‪،‬‬
‫ولكنها اطول من االشعة السٌنٌة‪ ،‬وعامل مداها من (‪ )10nm‬وإلى ‪ ،(400nm‬وعلى الرؼم من عدم‬
‫استطاعة العٌن البشرٌة رؤٌتها فانها تحمل من الطاقة مما ٌؤدي إلى تلؾ باٌولجً عند اختراقها خالٌا‬
‫الجلد‪ ،‬أو ا لعٌن لذلك ٌجب ارتداء النظارات الخاصة عند التعامل معها‪ ،‬والشكل (‪ٌ )8-14‬وضح احد‬
‫انواع النظارات‪.‬‬
‫شكل ‪ 8-14‬نظارة خاصة لالشعة الفوق بنفسجٌة‬
‫تقسم االشعة فوق البنفسجٌة إلى ثالث مناطق هً‪ ،‬المنطقة (‪ ،)A‬االشعة فوق البنفسجٌة القرٌبة من‬
‫الضوء ا لمربً وٌرمز لها (‪ )Near Ultra Violet-NUV‬وطولها الموجً من (‪ (315nm‬وإلى‬
‫(‪ ،)380nm‬وتسبب تكرمش الجلد(التقدم بعمر الجلد) عند التعرض لها لفترة طوٌلة (‪ .)Aging‬والقسم‬
‫الثانً (‪ (B‬االشعة فوق البنفسجٌة البعٌدة (‪ )FUV‬وعامل طولها الموجً من (‪ )280nm‬وإلى‬
‫(‪ )315nm‬التً تخترق الجلد بصورة ا عمق عند التعرض لها‪ ،‬لذا ٌكون تاثٌرها الضار أكبر‪ ،‬والنوعان‬
‫اعاله موجودان فً اشعة الشمس‪ .‬أما القسم الثالث (‪ )C‬والذي ٌولد اصطناعٌا بأستخدام مصابٌح التفرٌػ‬
‫الكهربابً‪ ،‬فتسمى االشعة فوق البنفسجٌة المتناهٌة البعد‪ ،‬وٌرمز لها (‪)Extreme Ultraviolet-EUV‬‬
‫والقرٌبة من االشعة ا لسٌنٌة وطولها الموجً من (‪ )200nm‬إلى (‪ ،)280nm‬وهً اكثر االنواع طاقة‪.‬‬
‫وتستخدم االشعة فوق البنفسجٌة فً تعقٌم الماء‪ ،‬والمعدات الطبٌة‪ ،‬وفً الكثٌر من الصناعات كمعقم‬
‫ومبٌد للجراثٌم‪ ،‬فضال عن استخدام ه فً تلوٌن وتقشٌر البشرة‪ ،‬والحصول على فٌتامٌن (‪ )D‬المفٌد‬
‫لمرضى الكساح‪ ،‬وتستخدم للكشؾ عن النصوص الؽٌر مربٌة‪ ،‬أو االثار والجروح على جسم االنسان‬
‫التً ال نراها بأستخدام كأمٌرات االشعة فوق البنفسجٌة‪ ،‬وهناك مرشحا ت للسٌطرة على الطول الموجً‪.‬‬
‫والشكل (‪ٌ ) 9-14‬وضح مرشح حزمة لالطوال الموجٌة من (‪ )320nm‬إلى (‪ .)390nm‬والشكل‬
‫(‪ٌ )10-14‬وضح مجامٌع من المصابٌح لالشعة فوق البنفسجٌة ا لمستخدمة للعالج‪.‬‬
‫‪141‬‬
‫شكل ‪ 9-14‬مرشح حزمة لالشعة فوق البنفسجٌة‬
‫شكل ‪ 10-14‬انواع من المصابٌح الفوق بنفسجٌة المستخدمة للعالج‬
‫‪ 3-9-14‬جهاز االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة‬
‫عند استخدام الجها ز ٌجب تؽطٌة جمٌع الخدوش وبقٌة اجزاء الجسم بقطعة قماش مبلله أو قطن‪،‬‬
‫وازلة العدسات الالصقة واالجزاء المعدنٌة‪ ،‬وتوجٌه االشعة على المنطقة المصابة بصورة عمودٌة‪.‬‬
‫والشكل (‪ٌ )11-14‬وضح صورة الحد االجهزة مع الحأمل‪.‬‬
‫شكل‪ 11-14‬احد اجهزة العالج باالشعة‬
‫‪142‬‬
‫‪ 4-9–14‬الدائرة الكهربائٌة لجهاز االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة‬
‫الشكل (‪ٌ )12-14‬وضح الدابرة الكهربابٌة لجهاز العالج باالشعة تحت الحمراء‪ ،‬وفوق‬
‫البنفسجٌة وخطوات التشؽٌل كما ٌلً‪-:‬‬
‫شكل ‪ 12-14‬الدائرة الكهربائٌة لجهاز االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجً‬
‫‪ -1‬تجهز القدرة الكهربا بٌة من خالل المفتاح الربٌس(‪ )S‬فٌشتؽل مصباح الداللة (‪.)L1‬‬
‫‪ٌ -2‬وضع الموقت (‪ )T‬على الزمن المحدد من قبل الطبٌب‪ ،‬وكذلك نوع االشعة فإذا كانت تحت الحمراء نضع‬
‫المفتاح (‪ )1‬على النقطة (‪ )2‬فتشتؽل مصابٌح االشعة االربعة‪ ،‬ومصباحً الداللة (‪ L2‬و ‪.)L4‬‬
‫‪ -3‬عند اختٌار االشعة فوق البنفسجٌة نضع المفتاح (‪ (1‬على النقطة (‪ (3‬فٌشتؽل مصباح االشعة فوق‬
‫البنفسجٌة ومصباح الداللة (‪ ،)L3‬وكذلك اثنان من مصابٌح االشعة تحت الحمراء (‪ IR1‬و‪،)IR2‬ومصباحا‬
‫الداللة‬
‫(‪ L2‬و‪ .)L4‬علما بان المصباحٌن (‪IR1‬و ‪ )IR3‬مربوطان على التوازي مع المصباحٌن (‪ IR2‬و ‪.) IR4‬‬
‫‪ -4‬المقاومة (‪ )R‬وقٌمتها (‪ )27kΩ‬المربوطة على التوازي مع انبوبة االشعة فوق البنفسجٌة توفر فولتٌة‬
‫ثابتة لالنبوبة وكحماٌة لها‪.‬‬
‫‪ 10–14‬اىظبهرح اىنهروضىئيخ )‪(Photoelectric effect‬‬
‫الظاهرة الكهروضوبٌة هً احدى الظواهر العدٌدة التً ٌمكن منها انبعاث الكترونات من سطح‬
‫مادة فمن هذه الظاهرة‪-:‬‬
‫‪ -1‬االنبعاث الحراري‬
‫‪ -2‬االنبعاث الثانوي‬
‫‪ -3‬االنبعاث الكهربابً‬
‫‪ - 4‬االنبعاث الكهروضوبً‬
‫‪143‬‬
‫الظاهرة ا لكهروضوبٌة تحدث عند سقوط اشعاع كهرومؽنا طٌسً على سطح معدن‪ ،‬فٌنتج عنه‬
‫تحرٌرالكترونات من سطح ا لمعدن‪ ،‬ولتفسٌر ما ٌحدث هو ان جزء من طاقة االشعاع الكهرومؽناطٌسً‬
‫ٌمتصها االلكترون المرتبط با لمعدن ٌتحرر منه‪ ،‬وٌكتسب طاقة حركٌة‪ .‬وهذه ا لعملٌة تعتمد على العدٌد‬
‫من المتؽٌرات وهً‪-:‬‬
‫ا‪ -‬تردد االشعاع الكهرومؽناطٌسً‪.‬‬
‫ب‪ -‬شدة االشعاع الكهرومؽناطٌسً‪.‬‬
‫ج‪ -‬التٌار الكهروضوبً الناتج‪.‬‬
‫د‪ -‬طاقة حركة االلكترون المتحرر من سطح المعدن‪.‬‬
‫هـ ‪ -‬نوع المعدن‪.‬‬
‫وٌمكن دراسة هذه الظاهرة بوساطة الجهاز المبٌن فً الشكل (‪)13-14‬‬
‫شكل ‪ 13-14‬الدائرة الكهربائٌة لدراسة الظاهرة الكهروضوئٌة‬
‫عندما ٌسقط اشعاع كهرومؽناطٌسً احادي اللون على سطح المعدن (اال نود) متصل مع الطرؾ‬
‫الموجب للبطارٌة‪ ،‬وموجود داخل وعاء مفرغ من الهواء‪ ،‬وذلك لمنع تصادم األلكترونات المتحررة‬
‫بجزٌبات الهواء‪ ،‬تتحرر األلكترونات من سطح المعدن‪ ،‬وتتمكن من الوصول إلى اللوح السالب‬
‫(الكاثود)‪ ،‬فان تٌارا كهربابٌا ٌمر فً الدا برة وٌمكن قٌاسه من خالل األمٌتر والذي ٌعبر عن شدة التٌار‬
‫الكهروضوبً المار فً الدابرة‪ ،‬وكلما ازدادت عدد األلكترونات ا لمتحررة من سطح المعدن كلما كان‬
‫التٌار الناتج أكبر نالحظ ان‪:‬‬
‫‪ -1‬طاقة األلكترونات المتحررة من االنود مختلفة‪.‬‬
‫‪ -2‬القوة الكهربابٌة الناتجة من المجال الكهربابً بٌن الكاثود واال نود تعمل فً عكس اتجاه حركة‬
‫األلكترونات‪.‬‬
‫‪ -3‬الطاقة الحركٌة لاللكترونات تكون مسأو ٌة للشؽل المبذول علٌها بواسطة المجال الكهربابً من‬
‫خالل العالقة اآلتٌة‪:‬‬
‫الطاقة الحركٌة العظمى لاللكترون الضوبً= الفولتٌة × شحنة االلكترون‬
‫(كولوم)‬
‫(فولت)‬
‫(جول)‬
‫‪144‬‬
‫ٌعمل فرق الجهد هذا على اٌقاؾ األلكترونات وٌمكن زٌادته تدرٌجٌا إلى ان ٌصل إلى القٌمة‬
‫العظمى التً عندها ٌسمى فرق الجهد ا لمطبق بفرق جهد االٌقاؾ أو جهد القطع وهو الجهد الالزم‬
‫الٌقاؾ اسرع األلكترونات‪ ،‬أو تلك التً تمتلك اعظم طا قة حركٌة‪ ،‬وعندها ٌكون التٌار المار فً‬
‫الدابرة مسأوٌا للصفر‪ .‬وجد عملٌا‪:‬‬
‫‪ -1‬ا ن قٌمة جهد االٌقاؾ تعتمد على تردد االشعة الكهرومؽناطٌسٌة فكلما زاد التردد كلما كانت قٌمة‬
‫جهد االٌقاؾ أكبر‪.‬‬
‫‪ -2‬قٌمة جهد االٌقاؾ تتؽٌر بتؽٌٌر نوع المعدن‪.‬‬
‫‪ -3‬قٌمة جهد االٌقاؾ ال تعتمد على شدة االشعة الكهرومؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫تجدر االشارة إلى ان ا دنى تردد مطلوب لألنبعاث اال لكترونً من سطح ا لمعدن ٌسمى بالتردد الحرج‬
‫)‪ (Threshold Frequency‬وال ٌمكن الحصول على تٌار كهروضوبً اال اذا كان تردد االشعة‬
‫الكهرومؽناطٌسٌة أكبر من التردد الحرج‪.‬‬
‫‪ 11–14‬االشعة السٌنٌة )‪)X-Ray‬‬
‫هً موجات كهرومؽناطٌسٌة ذات تردد عال جدا (طول موجً قصٌر جدا) لها القابلٌة على‬
‫اختراق األجسام‪ ،‬اكتشفها العالم (رونتكن) عام ‪ 1895‬م‪.‬‬
‫هناك طرا بق عدة لتولٌد االشعة السٌنٌة‪ ،‬ومنها الجهاز الخاص بتولٌدها والمكون من انبوبه زجاجٌة‬
‫مفرؼة تفرٌؽا عالٌا تحتوي قطبٌن احدهما سالب (كاثود)‪ ،‬وهو فتٌل تنبعث منه األلكترونات عند‬
‫تسخٌنه‪ ،‬واآلخر قطب موجب (أ نود) وهو هدؾ تصطدم به األلكترونات السرٌعة جدا‪ ،‬وٌكون سطحه‬
‫مابال بزاوٌة معٌنة على محور القطب السالب كما فً الشكل (‪ .)14-14‬ونتٌجة الصطدام األلكترونات‬
‫بالهدؾ تتولد حرارة عالٌة‪ ،‬لذا ٌصنع الهدؾ من مادة درجة انصهارها عالٌه جدا مثل (التنكستن)‬
‫وذا ت عدد ذري كبٌر لزٌادة كفاءة االشعة ا لسٌنٌة‪ ،‬وقد ٌكون االنود دوارا كوسٌلة خاصة لتبرٌده‪.‬‬
‫االنود‬
‫الكاثود‬
‫شكل ‪ 14-14‬انبوبة تولٌد االشعة السنٌة‬
‫‪145‬‬
‫‪ 1-11–14‬تولٌد االشعة السٌنٌة )‪)X-ray Generation‬‬
‫لتولٌد االشعة السٌنٌة تعمل األلكترونات المنبعثة من الفتٌل باستعمال فرق جهد عال جدا بٌن‬
‫قطبً االنبوبة‪ ،‬والذي قد ٌصل إلى )‪ (100kv‬وعند اصطدأم األلكترونات المعجلة مع ذرات الهدؾ‬
‫تتباطا تدرٌجٌا لتصل فً النهاٌة إلى سرعة صفر‪ ،‬وفً كل مرة ٌحدث فٌها تصا دم ٌنتج فوتون بطاقة‬
‫تساوي الفرق فً طاقة حركة اال لكترون قبل وبعد التصادم‪ ،‬وتنبعث هذه الطاقة بهٌبة اشعة سٌنٌة‪ .‬ان‬
‫معظم الطاقة ا لمتولدة تكون على شكل حرارة (‪ %99-%98‬وان ‪ )%1-%2‬تكون اشعة سٌنٌة‪.‬‬
‫ان تولٌد االشعة السٌنٌة ٌعد ظا هرة كهروضوبٌة عكسٌة‪ ،‬ال نه فً هذه تنبعث فوتونات من مادة‬
‫معٌنة عندما تصطدم بها الكترونات سرٌعة‪ ،‬بٌنما فً الظاهرة ا لكهروضوبٌة تنبعث األلكترونات من‬
‫مادة معٌنة عند اضاءتها بفوتونات ٌكون ترددها مؤثر‪ .‬وبعد دراسة طٌؾ االشعة ا لسٌنٌة وتحلٌله تبٌن‬
‫ا ن له طول موجً اقصر من الطول الموجً لالشعة فوق البنفسجٌة‪ ،‬وهذا ٌعنً ان طاقتها أكبر ولهذا‬
‫السبب تستطع االشعة السٌنٌة اختراق جسم االنسان‪ ،‬ولكنها ال تخترق العظم‪ ،‬ولهذا استخدمت فً‬
‫تصوٌر العظام‪ ،‬حٌث ٌوضع فلم حساس لالشعة السٌنٌة خلؾ ساق شخص ما‪ ،‬وتسلط االشعة السٌنٌة‬
‫لفترة زمنٌة قصٌرة على الجانب االخر من الساق‪ ،‬وتظهر صورة واضحة لشكل العظم على الفلم‪.‬‬
‫‪ 2-11–14‬تطبٌقات االشعة السٌنٌة‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫تستخدم فً تشخٌص الكسور التً قد تصٌب العظام‪.‬‬
‫تستخدم فً فحص المواد المستخدمة فً التصنٌع‪ ،‬والتاكد من جودتها‪ ،‬وكذلك فً مراقبة األمتعة‬
‫فً المطارات‪.‬‬
‫تستخدم فً االبحاث العلمٌة لدراسة التركٌب البلوري للمواد‪ ،‬ولمعرفة المواد الدا خلة فً تركٌب‬
‫مادة مجهولة‪.‬‬
‫تستخدم فً العالج من األمراض السرطانٌة التً تصٌب االنسان‪.‬‬
‫‪ 12-14‬الموجات فوق الصوتٌة ) ‪(Ultrasonic Waves‬‬
‫ا لصوت هو سلسلة من التضاؼطات والتخلخالت تنتقل فً األوساط المادٌة التً تصل االذن‬
‫وتتحسس بها‪ .‬ان عدد الذبذبات التً تتحسسها االذن البشرٌة فً الثانٌة الواحدة تتراوج بٌن ‪(20Hz-‬‬
‫)‪ ،20KHz‬أما الموجات فوق الصوتٌة فهً موجات مما ثلة بطبٌعتها لموجات الصوت وقصٌرة الطول‬
‫ا لموجً وٌزٌد ترددها عن ‪ ،20KHz‬وال تستطٌع االذن البشرٌة سماعها‪ ،‬بٌنما ٌمكن سماعها من قبل‬
‫بعض الحٌوانات مثل (الكالب‪ ،‬والخٌول‪ ،‬والطٌور وؼٌرها )‪ ،‬وهً تنتقل بسرعة الصوت فً تلك‬
‫األوساط المادٌة‪.‬‬
‫‪ 1–12-14‬تولٌد الموجات فوق الصوتٌة‬
‫ممكن الحصول على الموجات فوق الصوتٌة من اهتزاز أجسام ذات ابعاد مناسبة ٌكون ترددها‬
‫أكبر من ‪ ،20kHz‬وذلك بطرابق تقنٌة خاصة (بواسطة االهتزازات المرنة لبلورة الكوارتز التً‬
‫تتجأوب مع اهتزازات المجال الكهربابً المتناوب بتردد ٌزٌد عن )‪ (20kHz‬وهً حالة رنٌن‪.‬‬
‫والموجات فوق ا لصوتٌة تنتشر بحزم ضٌقة ٌمكن توجٌهها فً اتجاها ت معٌنة وتركٌز طاقتها فً تلك‬
‫الحزمة‪ ،‬وبذلك تكون شدتها عالٌه‪ .‬شكل (‪ٌ )15-14‬وضح دابرة ا لكترونٌة لتولٌد الموجات فوق‬
‫الصوتٌة باستخدام ( مذبذب بلورة الكوارتز)‪ ،‬حٌث ٌقوم الترانزستور (‪ )Q1‬من البلورة بتولٌد فولتٌة‬
‫يزُبٔثخعلى طرفً البلورة ف ٌتؽٌر تركٌبها وتولد الموجات فوق الصوتٌة‪ ،‬وٌعمل الترانزستور(‪)Q2‬على‬
‫تكبٌر الموجات وتحتوي الدابرة على مقاومات األنحٌاز‪ ،‬ومتسعات الربط واالمرار‪.‬‬
‫‪146‬‬
‫شكل ‪ٌ 15-14‬وضح دائرة الكترونٌة لتولٌد الموجات فوق الصوتٌة‬
‫‪ 2–12-14‬التطبٌقات العملٌة للموجات فوق الصوتٌة‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫تستعمل الموجات فوق الصوتٌة فً العالج الطبٌعً‪.‬‬
‫تستعمل فً العالج لتدمٌر الخالٌا السرطا نٌة وتحطٌم الحصى فً الكلى‪.‬‬
‫ٌستعمل للكشؾ عن وضع الجنٌن داخل الرحم‪ ،‬وفً تشخٌص أمراض القلب‪.‬‬
‫ٌستعمل فً التعقٌم‪ ،‬والتفتٌت‪ ،‬والصقل‪.‬‬
‫الكشؾ عن مواضع الصدوع‪ ،‬والشقوق‪ ،‬والفقاعات فً المعادن‪.‬‬
‫تستعمل فً حساب اعماق البحار‪.‬‬
‫‪ 13 -14‬اللٌزر‬
‫تمثل كلمة (لٌزر ‪ )LASER‬االحرؾ األولى للعبارة‪:‬‬
‫)‪ )Light Amplification By Stimulated Emission Of Radiation‬والتً تعنً‬
‫(تضخٌم الضوء بوساطة االنبعاث المحفز لالشعاع)‪ .‬ان االطوال الموجبة الشعاع اللٌزر التً ٌمكن‬
‫الحصول علٌها تعتمد على طرٌقة عمل ا للٌزر من حٌث االساس‪ ،‬وتمتد من طٌؾ االشعة تحت الحمراء‬
‫مرورا بطٌؾ الضوء المربً حتى االشعة السٌنٌة لالشعاع الكهرومؽناطٌسً‪.‬‬
‫‪ 1-13-14‬خصائص اشعة اللٌزر ) ‪(Properties of laser light‬‬
‫ٌختلؾ شعاع اللٌزرعن الضوء االعتٌادي‪ ،‬واهم االختالفات بٌنهما هً‪ :‬التشاكه واالتجاهٌة‬
‫واحادٌة اللون‪.‬‬
‫‪ .1‬التماسك )‪)Coherence‬‬
‫ٌكون الضوء االعتٌادي الصادر من مصباح ؼٌر متما سك وٌكون محتوٌا على عدد من االطوال‬
‫الموجبة المنبعثة إلى مختلؾ االتجاهات وال تتوافق هذه األمواج مع بعضها فً الطور اطالقا‪ .‬أما‬
‫شعاع ا للٌزر فهو شعاع متشاكه‪ ،‬وبطول موجً واحد وثابت‪ ،‬وتنبعث أمواجه جمٌعها باتجاه واحد‪.‬‬
‫‪ .2‬االتجاهٌة )‪)Directionality‬‬
‫ٌسٌر اللٌزر مسافات كبٌرة بحزمة ذات انفراجٌة قلٌلة دون ان ٌنتشر أو ٌتالشى‪ ،‬ولذلك فان كمٌة‬
‫الطاقة ا لمفقودة تكون قلٌلة جدا‪ ،‬وهذا ما جعل شعاع اللٌزر شعاعا ذا طاقة عالٌة‪.‬‬
‫‪147‬‬
‫‪ -3‬أحادٌة اللون )‪)Mono Chromaticity‬‬
‫تعنً احادٌة اللون ان جمٌع الفوتونات المنبعثة لها نفس التردد (اللون)‪ ،‬فالضوء الصادر من جسم‬
‫ساخن أو مصبا ح ٌحتوي على جمٌع االطوال الموجبة‪ ،‬ولمدى واسع جدا من الطٌؾ الضوبً‪ .‬أما فً‬
‫اللٌزر فتكون طاقته مركزة فً مدى ضٌق جدا من االطوال الموجٌة‪ ،‬وؼالبا ما ٌكون طوال موجٌا ً‬
‫واحداً فقط‪.‬‬
‫‪ 2-13-14‬اسس عمل اللٌزر ) ‪)Principles of Laser Action‬‬
‫أ ‪ -‬األمتصاص واألنبعاث )‪)Absorption and Emission‬‬
‫نعلم ان األلكترونات تحتل مستوٌات طاقة محددة فً ا لذرة‪ ،‬وهذه تسمى بالمدارات‪ ،‬وال ٌمكن لنا‬
‫ان نجد الكترونات الذرة فً اي مكان اخر ؼٌر هذه المدارات‪ ،‬اي بمعنى اخر الٌمكن لاللكترونات‬
‫الحصول على طاقة ؼٌر تلك المحددة فً المدارات‪ .‬وٌسمى المستوى الذي ٌمتلك اقل طاقة بمستوى‬
‫االرض وان اي مستوى اخر فوقه ٌسمى (مستوى التهٌج)‪ .‬فإذا تؽٌرت طاقة ذرة فهذا ٌعنً ان‬
‫الكترونا أو اكثر قد انتقل من مستوى إلى اخر‪ ،‬فعندما تمتص ذرة أو جزٌبة كمٌة من الطاقة تنتقل‬
‫األلكترونات من مستوٌاتها إلى مستوى ا على‪ ،‬ثم ؼالبا ما تعود حاال إلى مستوٌاتها االصلٌة فاقدة‬
‫الطاقة التً أمتصتها على شكل فوتونات‪ ،‬وطاقة الفوتون تساوي فرق الطاقة بٌن ا لمستوٌٌن‪ .‬فمثال‬
‫تنتقل ا لذرة من مستوى الطاقة )‪ (E1‬إلى مستوى الطاقة )‪ (E2‬عند أمتصاصها فوتون ذي طاقة =‪(E‬‬
‫)‪ hf‬حٌث‪:‬‬
‫‪-34‬‬
‫‪ :h‬ثابت بالنك= ( ‪ )6.63 X 10‬جول‪.‬ثا‬
‫)‪ :(f‬التردد‪ .‬بحٌث ان‪:‬‬
‫𝐸 ‪ℎ𝑓 = 𝐸 −‬‬
‫)‪..............(3-14‬‬
‫ف ٌكون تردد هذا الفوتون هو‪:‬‬
‫=𝒇‬
‫)‪..............(4-14‬‬
‫كما موضح فً الشكل (‪.)16 -14‬‬
‫شكل ‪ 16-14‬توضٌح للمعادلة (‪)4-14‬‬
‫‪148‬‬
‫أنبعاث الفوتون نتٌجة ألنتقال اال لكترون من مستوى طاقة عالً إلى مستوى طاقة أوطا تلقابٌا ٌسمى‬
‫باالنبعاث التلقابً )‪ .(Spontaneous Emission‬وال تنتقل األلكترونات فً مجموعة من الذرات فً‬
‫هذا النوع من األنتقال بوقت واحد‪ ،‬وذلك على الرؼم من كون طاقة الفوتونات ا لمنبعثة وطول موجتها‬
‫متساوٌٌن‪ ،‬فاالشعة المنبعثة ال تكون بطور واحد‪ ،‬أي ٌكون الضوء الناتج ؼٌر متشاكه كما فً الشكل‬
‫(‪.)17 -14‬‬
‫شكل ‪ 17-14‬االنبعاث التلقائً‬
‫ب ‪ -‬االنبعاث المحفز ( ‪)Stimulated Emission‬‬
‫ٌمكن ألٌة مادة ا ن تكون وسطا مناسبا النبعاث أشعة اللٌزر اذا ما أحتوت على عدد من الذرات‬
‫أو الجزٌبات فً مستوٌات طاقة ا على من مستوى االستقرار (السكون) ‪ .‬وٌمكن ان ٌكون الوسط ؼازا‬
‫أو سابال أو صلبا‪ ،‬أما الطاقة فتضخ إلى ا لوسط بطرٌقة كهربابٌة‪ ،‬أو ضوبٌة‪ ،‬أو كٌمٌأوٌة‪ ،‬وهذه‬
‫الطاقة تنقل الكترونات معظم ذرات الوسط إلى مستوى طاقة ا على من تلك التً هً فٌها‪ ،‬لترجع بعد‬
‫فترة قصٌرة جدا إلى حالتها األولى ومستوٌاتها السابقة تلقابٌا‪ ،‬باعثا الطاقة التً أمتصتها على شكل‬
‫فوتونات‪ ،‬وهذا ما ٌسمى باألنبعاث التلقابً‪ ،‬هناك احتمال لحصول نوع اخر من االنبعاث‪ .‬اذ ٌحفز احد‬
‫الفوتونات المنطلقة‬
‫نتٌجة االنبعاث التلقابً الكترونا بمستوى طاقة علوي للرجوع إلى مستوى أوطا‪ ،‬باعثا بذلك‬
‫فوتونا جدٌدا ٌشبه الفوتون المحفز من حٌث التردد والطول الموجً‪ ،‬والطور‪ ،‬والسعة وكذلك االتجاه‪،‬‬
‫وهذه ا لعملٌة تسمى (باألنبعاث ا لمحفز) وٌمكن لكل فوتون ان ٌحفز ذرة الطال ق فوتون جدٌد كما‬
‫موضح فً الشكل (‪.)18-14‬‬
‫شكل ‪ 18-13‬االنبعاث المحفز‬
‫تعكس الفوتونات المنبعثة بهذه الطرٌقة إلى الخلؾ وإلى األمام باستخدام مراتٌن عدة مرات لتحفٌز‬
‫عدد أكبر من الذرات الطالق فوتونات جدٌدة‪ ،‬تكون احدى المراتٌن عاكسة جربٌا لتتٌح لجزء من‬
‫االشعاع الخروج منها‪ ،‬وهذا الجزء هو الذي ٌمثل شعاع اللٌزر الصادر من الجهاز‪ .‬وٌمكن لشعاع‬
‫اللٌزر ان ٌوجه‪ ،‬أو ٌركز بأستخدام المراٌا والعدسات وؼٌرها من االجهزة البصرٌة‪.‬‬
‫‪149‬‬
‫‪ 3-13--14‬استعماالت اللٌزر‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫تستعمل اللٌزرات ذات القدرة العالٌة فً لحم الصفابح والقطع المعدنٌة‪.‬‬
‫تستعمل فً االقراص المدمجة وفً صناعة األلكترونات واالتصاالت‪.‬‬
‫تستعمل فً قٌاس المسافات بدقة خاصة ابعاد األجسام الفضابٌة‪.‬‬
‫وهناك عدة أستخدامات أساسٌة إلشعة اللٌزر فً الطب وهً‪:‬‬
‫ا‪ -‬تستخدم فً الجراحة كأداة قطع‪.‬‬
‫ب‪ -‬تجمٌل الجلد‪ ،‬وعالج بعض أمراضه كاألورام الخبٌثة‪.‬‬
‫ج‪ -‬عالج بعض أمراض العٌون‪.‬‬
‫د‪ -‬طب االذن واالنؾ والحنجرة‪.‬‬
‫هـ ‪ -‬فً معالجة بعض أمراض االسنان‪.‬‬
‫تستخدم فً قطع الما س وتحسٌن شكله‪.‬‬
‫فً ا لتوجٌه وتحدٌد كاالستقامة‪.‬‬
‫‪150‬‬
‫اسئلة الفصل الرابع عشر‬
‫‪ -1‬عرؾ كال مما ٌأتً‪:‬‬
‫الموجه الكهرومؽناطٌسٌة‪ -‬الظاهرة الكهروضوبٌة‪ -‬الموجات فوق الصوتٌة‪ -‬االنبعاث التلقابً‪-‬‬
‫االنبعاث المحفز‪.‬‬
‫‪ -2‬عدد كال مما ٌاتً‪-:‬‬
‫أ ‪ -‬الصفات االساسٌة للموجة‪ .‬ب‪ -‬خواص الموجات الكهرومؽناطٌسٌة‪ .‬ج‪ -‬طٌؾ الموجات‬
‫الكهرومؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫‪ - 3‬فً اي طٌؾ من االشعة توجد كل من االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة؟ وما هً مواصفات‬
‫هذا الطٌؾ؟‬
‫‪ -4‬كٌؾ تتولد كل من االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة؟‬
‫‪ - 5‬عدد فوابد واستخدام كل من النوعٌن من االشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجٌة‪.‬‬
‫‪ - 6‬لماذا نضع النظارات عند أستخدام األشعة فوق البنفسجٌة؟‬
‫‪ - 7‬ما فابدة المقاومة المربوطة على التوازي مع انبوبة االشعة فوق البنفسجٌة؟‬
‫‪ - 8‬كٌؾ تتولد الموجات فوق الصوتٌة؟‬
‫‪ - 9‬عدد تطبٌقات الموجات فوق الصوتٌة‪ ،‬واألشعة السٌنٌة‪.‬‬
‫‪ - 10‬كٌؾ ٌتم تولٌد االشعة السٌنٌة؟‬
‫‪ - 11‬قارن بٌن اشعة الضوء االعتٌادي‪ ،‬واشعة اللٌزر من حٌث االطوال الموجٌة‪ ،‬التشاكه‪ ،‬االتجاه‪،‬‬
‫الشدة‪.‬‬
‫‪ – 12‬عدد أستعماالت أشعة اللٌزر‪.‬‬
‫‪151‬‬
‫اىفظو اىخبٍس ػشر‬
‫مبادئ الحاسبة االلكترونٌة‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى تعرٌؾ الطالب بالحاسبة اال لكترونٌة وملحقاتها‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪ :‬بعد اكمال هذا ا لفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على أن‪-:‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-6‬‬
‫‪-7‬‬
‫‪-8‬‬
‫‪-9‬‬
‫‪-10‬‬
‫ٌفهم االنظمة الرقمٌة بانواعها‪.‬‬
‫ٌدرك عملٌات الجمع والطرح لالعداد الثنابٌة‪.‬‬
‫ٌتعلم ٌالتحوٌل من النظام الثنابً إلى النظام العشري وبالعكس‪ ،‬ومن السداسً عشر إلى الثنابً‬
‫وبالعكس‪.‬‬
‫ٌعرؾ انواع البوابات المنطقٌة‪ ،‬جداول الحقٌقة‪.‬‬
‫ٌتعلم مصطلحات الحاسبة االلكترونٌة‪.‬‬
‫ٌرسم مخطط وحدات الحا سبة ووظٌفة كل وحدة‪.‬‬
‫ٌفهم انواع الذاكرات‪.‬‬
‫ٌفهم عملٌة الكتابة والقراءة بٌن الذاكرة وسجالت وحدة المعالجة المركزٌة‪.‬‬
‫ٌعرؾ انواع وسابط التخزٌن‪.‬‬
‫ٌتعلم الوحدات الملحقة بالحاسبة االلكترونٌة‪.‬‬
‫‪152‬‬
‫الفصل الخامس عشر‬
‫مبادئ الحاسبة االلكترونٌة‬
‫‪ 1-15‬االعداد (االرقام) واالنظمة العددٌة‬
‫لقددد اسددتعمل االنسدا ن منددذ قدددٌم الزمدان اصدابعه وا لحصددى فددً تمثٌددل االعددداد‪ ،‬واجددراء العملٌدات‬
‫الحسابٌة البسٌطة النجاز متطلبات حٌاته الٌومٌة‪ .‬مدن المؤكدد ان االنسدان القددٌم أسدتؽرق بعدض الوقدت‬
‫قبددل ان ٌددتعلم عملٌددة العددد‪ ،‬أم دا اال ن فقددد تعقدددت اسددتخدام االعددداد وبشددكل لددم ٌسددتطع االنس دان االكتف داء‬
‫باص دابع ٌدٌدده‪ ،‬بددل تعدددى ذلددك إلددى اسددتخدام المع دادالت الرٌاضددٌة ذات االرقددام الهابلددة‪ ،‬أو الحاسددبات‬
‫االلكترونٌة ذات السعات ا لكبٌرة لٌلبً متطلبات عمله‪.‬‬
‫عندما نسمع باالعداد ٌتبادر إلدى الدذهن النظدام العدددي العشدري الشدابع األسدتخدام‪ ،‬والمتكدون مدن‬
‫عشرة ارقام وهً ( ‪ ،)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9‬وقد أعتمد اساس هذا النظام على وجود عشرة اصابع فً‬
‫ٌدي االنسان‪ ،‬والتً أ ستخدمت للعد‪ ،‬واساس هذا النظام هو عشرة‪.‬‬
‫ومن النظام العشري أشتقت عدة أنظمة لألعداد تستخدم فً مجاالت مختلفدة‪ ،‬وسدنأتً علدى أسدتخدامات‬
‫بعضها فً الفقرات القادمة وهً‪-:‬‬
‫‪ -1‬النظام الثنا بً وٌتكون من االرقام ‪1,0‬‬
‫‪ -2‬النظام الثما نً وٌتكون من االرقام ‪7,6,5,4,3,2,1,0‬‬
‫‪ -3‬النظام السا دس عشر وٌتكون من االرقام ‪F,E,D,C,B,A,9………,0‬‬
‫‪ 1-1-15‬النظام العشري (‪)Decimal System‬‬
‫إن أعددداد النظددام ا لعشددري تتكددون مددن عشددرة ارقددام‪ ،‬أو رمددوز مددن الصددفر إلددى التسددعة )‪،(9-0‬‬
‫وٌطلق على هذا النظام نظام االساس عشرة; ال نه ٌعتمد على عشرة ارقام فً تكوٌنه‪.‬‬
‫وٌمكن تمثٌل العدد العشري بداللة القوى ‪ ،10‬فالعدد ‪ 10‬هدو تمامدا ‪ ،101‬والعددد‪ 100‬هدو(‪،)1010‬‬
‫أو ‪ 102‬والعدد ‪ 1000‬هو (‪ ،)101010‬أو ‪ ،103‬والجدول )‪ٌ (1-15‬وضح طرٌقدة تمثٌدل االعدداد‬
‫العشرٌة‪.‬‬
‫جدول ‪ 1-15‬تمثٌل االعداد العشرٌة‬
‫المرتبة‬
‫اح اد‬
‫عشرات‬
‫مبات‬
‫الوؾ‬
‫الوزن‬
‫‪100‬‬
‫‪101‬‬
‫‪102‬‬
‫‪103‬‬
‫القٌمة‬
‫‪1‬‬
‫‪10‬‬
‫‪100‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪153‬‬
‫نالحظ من الجدول )‪ (1-15‬ا ن وزن كل مرتبة هو عشرة اضعاؾ المرتبدة التدً تلٌهدا‪ ،‬فالعددد ‪325‬‬
‫ٌتكون مدن الدرقم ‪ 5‬ا لدذي نجدده فدً حقدل االحداد‪ ،‬والدرقم ‪ 2‬نجدده فدً حقدل العشدرات; اي ان قٌمتده ‪20‬‬
‫والرقم ‪ 3‬نجده فً حقل المبات; اي ان قٌمته ‪ ،300‬واذا جمعنا االرقام الناتجة فستساوي العدد ‪.325‬‬
‫مثال)‪ :(1-15‬مثل العدد ‪ 401‬بداللة القوى ‪10‬؟‬
‫‪401‬‬
‫‪1001=1‬‬
‫‪1010=0‬‬
‫‪1024=400‬‬
‫‪401‬‬
‫مثال )‪ :(2-15‬مثل العدد (‪ )549.217‬بداللة القوى ‪10‬؟‬
‫لتمثٌل االعداد ا لتً تحتوي على فارزة‪ ،‬تضرب االرقام إلدى ٌسدار الفدارزة بقدوى العشدرة‪ ،‬أمدا االرقدام‬
‫التً على ٌمٌن الفارزة‪ ،‬فتقسم على قوى العشرة‪ ،‬ثم نجمع النواتج وكما ٌلً‪:‬‬
‫‪9100 =9‬‬
‫‪4101=40‬‬
‫‪5102=500‬‬
‫‪210-1=0.2‬‬
‫‪110-2=0.01‬‬
‫‪710-3=0.007‬‬
‫المجموع ‪549.217‬‬
‫‪ 2-1-15‬النظام الثنائً (‪)Binary System‬‬
‫وهو ابسط انواع االنظمة ا لعددٌة حٌث تتكون اعداده من رقمٌن أو رمزٌن هما )‪ ،(1,0‬لذلك فهو‬
‫ٌتخذ الرقم ‪ 2‬كاساس له‪ .‬وٌمكن استخراج االعداد الثنابٌة من االعداد العشرٌة‪ ،‬وذلك بحذؾ كل‬
‫االعداد العشرٌة ا لتً تحتوي على رقما قٌمته أكبر من واحد من تسلسل االعداد العشرٌة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪99…….12,11,10,9……….,3,2,1,0‬‬
‫‪999……..112,111,110,109……., 102,101,100‬‬
‫‪……….1001-1000‬الخ‬
‫‪154‬‬
‫وبعد حذؾ االعداد العشرٌة ا لتً تحتوي على رقما أكبر من ‪ 1‬نحصل على االعداد الثنابٌة اآلتٌة‪-:‬‬
‫‪………..1001,1000,101,100,11,10,1,0‬الخ‬
‫من ذلدك ٌمكدن اسدتخراج الجددول )‪ (2-15‬ا لدذي ٌعطدً بعدض االعدداد الثنا بٌدة ومدا ٌقابلهدا مدن االعدداد‬
‫العشرٌة المكافبة‪ ،‬أو ٌجدر االشارة هنا إلى ان االعداد الثنابٌة تقرا من الٌسار إلى الٌمٌن‪ ،‬فالعددد ‪100‬‬
‫ٌقرا (واحد‪ ،‬صفر‪ ،‬صفر)‬
‫جدول ‪ 2-15‬بعض االعداد وما ٌكافئها من االعداد الثنائٌة‬
‫العدد العشري‬
‫العدد الثنابً‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪10‬‬
‫‪3‬‬
‫‪11‬‬
‫‪4‬‬
‫‪100‬‬
‫‪5‬‬
‫‪101‬‬
‫‪6‬‬
‫‪110‬‬
‫‪7‬‬
‫‪111‬‬
‫‪8‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪9‬‬
‫‪1001‬‬
‫والن اساس االعداد الثنابٌة إلى عشرٌة من خدالل اسدتخدام جددول )‪ (3-15‬ا لدذي ٌبدٌن وزن كدل مرتبدة‬
‫فً النظام الثناب ً هو ضعؾ وزن المرتبة التً قبلها‪ ،‬فً حٌن ا ن كل مرتبة فدً النظدام ا لعشدري تكدون‬
‫أكبر بعشر مرات من وزن الرتبة التً قبلها‪.‬‬
‫جدول ‪ 3-15‬تمثٌل االعداد الثنائٌة‬
‫المرتبة‬
‫االحاد‬
‫االثنٌن ات‬
‫االربع ات‬
‫الثمانٌات‬
‫الستة عشر‬
‫الوزن‬
‫‪20‬‬
‫‪21‬‬
‫‪22‬‬
‫‪23‬‬
‫‪24‬‬
‫القٌمة‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪4‬‬
‫‪8‬‬
‫‪16‬‬
‫‪155‬‬
‫مثال)‪ :(3-15‬حول العدد الثنابً ‪101001‬إلى مكافبه العشري؟‬
‫‪2‬‬
‫‪23‬‬
‫‪22‬‬
‫‪21‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪120=1‬‬
‫‪021=0‬‬
‫‪022=0‬‬
‫‪123=8‬‬
‫‪024=0‬‬
‫‪125=32‬‬
‫‪41‬‬
‫مثال )‪:(4-15‬حول العدد الثنابً ‪ 100.001‬إلى مكافبه العشري؟‬
‫‪2-3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2-2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2 -1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪21‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪12-3=0.125‬‬
‫‪02-2=0‬‬
‫‪02-1=0‬‬
‫‪020=0‬‬
‫‪021=0‬‬
‫‪122=4‬‬
‫‪4.125‬‬
‫‪ 2-15‬تحوٌل االعداد العشرٌة إلى ثنائٌة‬
‫)‪(Decimal to binary Conversion‬‬
‫لتحوٌل اي عدد عشري إلى مكافبه من االعداد الثنا بٌة تتبع مجموعة من الخطوات‪ ،‬فلتحوٌل‬
‫العدد(‪ )121‬مثال نقوم باالتً‪:‬‬
‫ٌمكن تحوٌل االعداد العشرٌة إلى اعداد ثنابٌة بقسمة العدد العشري على اساس النظام المحول‬
‫الٌه‪ ،‬وهو االساس ‪ 2‬واالحتفاظ بباقً القسمة‪ ،‬وباجراء عملٌات القسمة المتتالٌة على االساس ‪ 2‬إلى ان‬
‫ٌبقى ناتج القسمة صفر‪-:‬‬
‫‪156‬‬
‫الباقً‬
‫‪1‬‬
‫‪121÷2=60‬‬
‫‪0‬‬
‫‪60÷2=30‬‬
‫‪0‬‬
‫‪30÷2=15‬‬
‫‪1‬‬
‫‪15÷2=7‬‬
‫‪1‬‬
‫‪7÷2=3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪3÷2=1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1÷2=0‬‬
‫‪11110012‬‬
‫ثم نقرا النتٌجة من االسفل إلى االعلى‪:‬‬
‫(ثنابً) ‪( 12110=11110012‬عشري)‬
‫مثال )‪(5-15‬‬
‫حول العدد العشري ‪ 4.125‬إلى مكافبه من العدد الثنابً‪.‬‬
‫لتحوٌل العدد العشري الذي ٌحتوي على فارزة نتبع ماٌاتً‪:‬‬
‫أ ‪ٌ -‬عامل الجزء الصحٌح من العدد العشري اعاله وهو ‪ 4‬بالقسمة المتكررة وكما فً المثال‬
‫السابق‪.‬‬
‫ة ‪ -‬لتحوٌل الجزء الكسري من العدد العشري اعاله وهو )‪ (0.125‬فنضرب الجزء الكسري فً‬
‫‪ .2‬والعدد الصحٌح الناتج من حا صل ضرب ٌوضع على ٌمٌن الفارزة لتكوٌن العدد الثنابً‪.‬‬
‫وٌنهى الضرب عندما ٌصل حاصل الضرب إلى (‪ )100‬وكما ٌاتً‪:‬‬
‫‪4÷2=2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2÷2=1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1÷2=0‬‬
‫=‪4‬‬
‫‪0.1252=0.25‬‬
‫‪0.252=0.50‬‬
‫‪0.502=1.00‬‬
‫‪0.125‬‬
‫وبدمج ا لقٌمتٌن نحصل على‪:‬‬
‫(ثنابً) ‪( 4.125=100.001‬عشري)‬
‫‪157‬‬
‫‪ 3-15‬الجمع والطرح فً االعداد الثنائٌة‬
‫‪Binary addition and subtraction‬‬
‫ان اجراء العملٌات الحسابٌة لالعداد الثنابٌة هً اسهل مما علٌه فً االعداد العشرٌة‪ ،‬وذلك‬
‫الحتوابها على رقمٌن فقط هما (‪ ،)0,1‬وهناك اربع قواعد اساسٌة لجمع االعداد الثنابٌة وهً‪:‬‬
‫‪ٔ 0=1+1‬انجبق‪1 ٙ‬‬
‫‪1=0+1‬‬
‫‪1=1+0‬‬
‫‪0=0+0‬‬
‫أيب قٕاعذ طشػ االعذاد انضُبئ‪ٛ‬خ فٓ‪ ٙ‬اسثع ا‪ٚ‬ضب ٔكب‪ٜ‬ر‪:ٙ‬‬
‫‪0 = 1- 1‬‬
‫‪1 = 0- 1‬‬
‫‪ٔ 1=1-0‬يطهٕة ‪1‬‬
‫‪0 = 0- 0‬‬
‫مثال)‪(6-15‬‬
‫اعًع انعذد انضُبئ‪ 101 ٙ‬إنٗ ‪110‬؟‬
‫انغًع انعشش٘‬
‫انغًع انضُب ئ‪ٙ‬‬
‫انعًٕد األٔل‪1=0+1:‬‬
‫‪101‬‬
‫‪5‬‬
‫انعًٕد انضبَ‪1=1+0:ٙ‬‬
‫‪110+‬‬
‫‪6+‬‬
‫انعًٕد انضبنش‪10=1+1:‬‬
‫‪11‬‬
‫‪1011‬‬
‫وللتاكد من القٌمة نجد المكافا العشري للعدد الثنابً ‪-:1011‬‬
‫‪1011=(123)+(022)+(121)+)120(=11‬‬
‫‪158‬‬
‫مثال )‪(7-15‬‬
‫اطشػ انعذد انضُبئ‪ 101 ٙ‬يٍ ‪111‬؟‬
‫انعذد انعشش٘‬
‫انعًٕد األٔل‪0=1-1:‬‬
‫انعذد انضُب ئ‪ٙ‬‬
‫انعًٕد انضبَ‪1=0-1:ٙ‬‬
‫‪111‬‬
‫‪7‬‬
‫انعًٕد انضبنش‪0=1-1:‬‬
‫‪101-‬‬
‫‪5‬‬‫‪2‬‬
‫‪010‬‬
‫ٔنهزبكذ يٍ ا نُز‪ٛ‬غخ َغذ يكبفئ انعشش٘ نهعذد انضُبئ‪:010 ٙ‬‬
‫)‪010= (022(+(121)+(020‬‬
‫‪+‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+‬‬
‫‪2‬‬
‫=‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫=‬
‫مثال)‪(8-15‬‬
‫اطشػ انعذد انضُبئ‪ 1010 ٙ‬يٍ ‪1101‬؟‬
‫انعذد انضُب ئ‪ٙ‬‬
‫انعًٕد األٔل‪1=0-1:‬‬
‫انعًٕد انضبَ‪ٔ 1=1-0:ٙ‬انًطهٕة ‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫انعًٕد انضبنش‪ٔ 1=0-1:‬انًطهٕة ‪1‬‬
‫انعًٕد انشاثع‪0=1-1:‬‬
‫‪1101‬‬
‫‪13‬‬
‫‪1010-‬‬
‫‪10-‬‬
‫‪0011‬‬
‫‪03‬‬
‫ٔنهزبكذ يٍ انُز‪ٛ‬غخ َغذ انًكبفئ انعشش٘ نهعذد انضُبئ‪0011 ٙ‬‬
‫(‪0011=)023)+)022(+)121(+)120‬‬
‫‪1‬‬
‫‪+‬‬
‫‪2‬‬
‫‪+‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+‬‬
‫‪= 0‬‬
‫‪=3‬‬
‫‪159‬‬
‫انعذد انعشش٘‬
‫‪ 4-15‬النظام العددي الثمانً ‪Octal number system‬‬
‫ٌتكددون النظددام الثمدانً مددن ثما نٌددة رمددوز وهددً ( ‪ ) 7,6,5,4,3,2,1,0‬ولتحدٌددد االرقددام و االعددداد‬
‫الثما نٌة تستخدم نفس الطرٌقة التً اتبعناها الستخراج االعداد الثنابٌة من العشرٌة‪ ،‬ا ي نشطب كل رقدم‬
‫أو عدددد ٌحتددوي علددى رقددم أكبددر مددن ‪ 8( 7‬أو ‪ ،)9‬ونسددتنتج مددن ذلددك بدان االعددداد الثمانٌددة ال ٌمكددن ان‬
‫تحتوي على اي من الرقمٌن ‪ 8‬أو ‪ٌ .9‬ستخدم النظام الثما نً فكرة وزن أو قوى العدد ‪ 8‬مثلما وجددناها‬
‫فً النظام الثنابً تساوي ‪ ،2‬والنظام والعشري تساوي ‪ ،10‬والجددول )‪ٌ (4-15‬وضدح لندا قٌمدة أوزان‬
‫بعض االعداد الثمانٌة‪.‬‬
‫جدول ‪ 4-15‬قٌمة األوزان لبعض االعداد الثمانٌة‬
‫الوزن‬
‫‪80‬‬
‫‪81‬‬
‫‪82‬‬
‫‪83‬‬
‫‪84‬‬
‫القٌمة‬
‫‪1‬‬
‫‪8‬‬
‫‪64‬‬
‫‪512‬‬
‫‪4096‬‬
‫‪ 5-15‬االعداد الستة عشر (‪)Hexadecimal Number‬‬
‫ٌستخدم النظام العددي السداسً عشر االساس (‪ ،)16‬وٌحتوي هذا النظام على ستة عشر رمزا‬
‫أو رقما وهً‪-:‬‬
‫)‪(F,E,D,C,B,A,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0‬‬
‫وٌعبر الحرؾ (‪ A‬عن ) العدد ‪ ،10‬والحرؾ ( ‪ ) B‬عن العدد ‪ ،11‬والحرؾ ( ‪) C‬عن العدد ‪،12‬‬
‫والحرؾ ‪ D‬عن العدد ‪ ،13‬والحرؾ ‪ E‬عن العدد ‪ 14‬والحرؾ ‪ F‬عن العدد ‪ .15‬وتكون أوزان هذا‬
‫النظام هً( ‪.........164 ،163 ،162،161 ،160‬الخ )‬
‫مثال )‪ (9-15‬حول العدد العشري ‪ 74‬إلى عدد سداسً عشر؟‬
‫الباقً‬
‫‪10‬‬
‫‪74÷16=4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4÷16=0‬‬
‫(‪74)10(= 4A)16‬‬
‫(الن الحرؾ ‪ٌ A‬عبر عن ‪)10‬‬
‫‪160‬‬
‫مثال( ‪ ) 10-15‬حول العدد العشري ‪ 125‬إلى عدد سداسً عشر؟‬
‫الباقً‬
‫‪125÷16=7‬‬
‫‪13‬‬
‫‪7‬‬
‫‪7÷16=0‬‬
‫‪11610= (7D)16‬‬
‫(الن الحرؾ ‪ٌ D‬عبر عن الرقم ‪)13‬‬
‫واألمثلة اآلتٌة تمثل االعداد بالنظام السادس عشر‪:‬‬
‫‪(D3B)16 , (2B6)16 , (47-FE)16‬‬
‫مثال )‪(11-15‬‬
‫حول العدد السداسً عشر ‪ (3B9)16‬إلى عدد ثنابً‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫لحل المثال اعاله نجد مكافا كل االرقام ا لمكونة للعدد السادسً عشر اعاله وكما ٌاتً‪:‬‬
‫‪3=0011 , B=1011 , 9=1001‬‬
‫‪(3B9)16 = (1110111001) 2‬‬
‫مثال)‪ (12-15‬حول العدد السداسً عشر ‪ (40CF)16‬إلى مكافبه الثنابً؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪4=0100 , 0=0000 , C=1100 , F=1111‬‬
‫‪(40CF)16 = (100000011001111) 2‬‬
‫‪ 6-15‬منطق بولٌن (جبر بولٌن) ‪Boolean Logic‬‬
‫ان علم الجبر ا لبولٌنً ٌختلؾ عن علم الجبر االعتٌادي‪ ،‬حٌث ٌتعامل مع متؽٌرات تاخذ حالتٌن‬
‫فقط هما‪( ،‬نعم أو ال‪ ،‬خطا أو صواب)‪ ،‬وبما ان االرقام فً النظام الثنابً ال تاخذ نجد حالتٌن هما‬
‫)‪ ،(0,1‬فٌمكننا التعبٌر عن حالتً الخطا والصواب بالرقمٌن ‪ 1‬و‪ 0‬صواب (‪ )1‬خطا (‪.)0‬‬
‫‪161‬‬
‫‪ 7-15‬العملٌات االسا سٌة للجبر البولٌنً‬
‫ان العملٌات االساسٌة فً الجبر االعتٌادي هً الجمع والطرح والضرب والقسمة والرفع‪ ،‬أما فً‬
‫الجبر البولٌنً فان هذه العالقة معرفة كما ٌاتً‪-:‬‬
‫‪OR‬‬
‫‪ -1‬عالقة أو‬
‫‪AND‬‬
‫و‬
‫‪ -2‬عالقة‬
‫نفً (ال) ‪NOT‬‬
‫‪ -3‬عالقة‬
‫‪ 8-15‬البوابات المنطقٌة )‪(Logic Gates‬‬
‫ان البوابات المنطقٌة )‪ (logic gates‬تمثل وحدة البناء االساسٌة فً جمٌع االنظمة الرقمٌة‪،‬‬
‫والنها تستخدم االعداد الثنابٌة فهً تسمى (البوابات المنطقٌة الثنابٌة)‪ ،‬وهناك جهدان مستخدمان فً‬
‫البوابات المنطقٌة; أما ان ٌكون جهد عالٌا )‪ ،(high‬وٌرمز له بالرقم الثنابً )‪ ،(1‬أو جهد واطا‬
‫)‪ ،(low‬وٌرمز له بالرقم الثنابً )‪ .(0‬المبدا االساس لجمٌع البوابات ا لمنطقٌة هو وجود مدخلٌن‬
‫منفصلٌن)‪ (A,B‬أو ا كثر مع وجود خارج )‪(Y‬فقط‪ .‬والشكل )‪ٌ (1-15‬مثل شكال توضٌحٌا لدابرة‬
‫البوابات‪.‬‬
‫شكل ‪ 1-15‬شكل توضٌحً لبوابة منطقٌة‬
‫‪ 1-8-15‬بوابة االضافة )‪(AND- Gate‬‬
‫فددً بوابددة االض دافة ال نحصددل علددى خ دارج )‪ (output‬م دا لم ٌكددن جمٌددع دواخددل البوابددة )‪(input‬‬
‫تساوي (‪ .)1‬والرسدم التوضدٌحً فدً الشدكل )‪ٌ (2-15‬وضدح لندا فكدرة بوابدة اضدافة حٌدث نالحدظ بدان‬
‫المصباح ٌضًء فً حالة واحدة‪ ،‬وهً ؼلق المفتاحٌن‪ ،‬وٌرمز لبوابة االضافة بالشكل (‪ )3-15‬فلو كان‬
‫احد المدخلٌن)‪ (A‬أو )‪ (B‬أو كالهما ذو فولتٌة منخفضة اي (‪ )0‬فان قٌمدة الخدارج سدتكون (‪ )0‬اٌضدا‪،‬‬
‫وان قٌمة الخارج تكون (‪ )1‬فً حالة كال المدخلٌن مسأوي‪ ،‬أو كما موضحة فً جدول الحقدابق لبوابدة‬
‫االضافة جدول)‪.(5-15‬‬
‫شكل ‪ 2-15‬بوابة االضافة باستخدام المفاتٌح‬
‫‪162‬‬
‫ٌستخدم التعبٌر (الجبر) البولٌنً )‪ (Boolean Expression‬كوسٌلة لتوضٌح ما ٌحدث فً الدابرة‬
‫المنطقٌة كما ٌلً‪-:‬‬
‫شكل ‪ 3-15‬رمز بوابة االضافة‬
‫جدول ‪ 5-15‬حقائق لبوابة االضافة‬
‫الداخل‬
‫الخارج‬
‫‪Y‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫وٌمكن ا لتعبٌر عن عمل بوابة االضافة رٌاضٌا بالعالقة اآلتٌة‪Y=A.B :‬‬
‫فعندما ٌكون كال المدخلٌن (‪ )1‬فان الخارج ٌساوي‪Y=1.1=1 -:‬‬
‫أما اذا كان كال المدخلٌن أو احدهما (‪ )0‬فان الخارج ٌساوي (‪Y=0.1=0 :)0‬‬
‫وٌمكن تمثٌل بوابة االضافة باستخدام الثنابٌات‪ ،‬كما فً الشكل )‪ ،(4-15‬حٌث هناك اربع حاالت‬
‫لهذه البوابة‪ ،‬ثالث من هذه الحاالت ٌكون الخارج فٌها ٌساوي (‪ )0‬عندما ٌكون احد الداخلٌن‪ ،‬أو‬
‫كالهما ذا فولتٌة واطبة (‪ .)0‬أما الحالة الرابعة والتً ٌكون فٌها الخارج (‪ )1‬عندما ٌكون كال المدخلٌن‬
‫ذا فولتٌة عالٌة (‪.)1‬‬
‫شكل ‪ 4-15‬بوابة االضافة باستخدام الثنائٌات‬
‫‪163‬‬
‫وٌمكن ان ٌكون لبوابة االضافة ا كثر من مدخلٌن‪ ،‬والشكل )‪ٌ (5-15‬وضح بوابة االضافة ذات‬
‫ثالثةمداخل باستخدام الثنابٌات‪ ،‬والشكل )‪ٌ (6-15‬مثل رمز المنطقً لبوابة االضافة ذات الثالثة‬
‫مداخل‪ ،‬والشكل )‪ٌ (5-15‬وضح بوابة االضافة ذات ثالثة مداخل‪ ،‬وعمل هذه الدابرة موضح فً‬
‫جدول الحقابق )‪.(6-15‬‬
‫شكل ‪ 5-15‬بوابة االضافة ذات ثالثة مد اخل باستخدام الثنائٌات‬
‫شكل ‪ 6-15‬ال رمز المنطقً لبوابة االضافة ذات ثالثة مداخل‬
‫جدول ‪ 6-15‬جدول حقائق لبوابة اضافة ذات ثالثة مداخل‬
‫‪Y‬‬
‫‪C‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪164‬‬
‫نالحظ من جدول الحقابق لبوابة االضافة ذات الثالثدة مدداخل با نده ٌحتدوي علدى ثمدانً حداالت مختلفدة‪،‬‬
‫حٌث تتحدد عدد الحاالت لبوابة االضافة من المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪Y=2n………………..(1‬‬
‫عندما )‪ (Y‬تمثل عدد حاالت الخارج‪ ،‬و (‪ ) n‬تمثل عدد دواخدل البوابدة‪ ،‬وال ن عددد الددواخل فدً الشدكل‬
‫)‪ (8-15‬كان ثالثة دواخل فان عدد حاالت الخارج كانت ‪ 8‬حسب المعادلة‪-:‬‬
‫‪Y=2n=23=8‬‬
‫وبذلك ستكون عدد حاالت الخارج تساوي (‪ )16‬عندما تكون عدد دواخل بوابة االضافة تساوي (‪.)4‬‬
‫‪ 9-15‬بوابة االختٌار )‪(OR-Gate‬‬
‫ٌوضح الرسم التخطٌطً)‪ (7-15‬فكرة بوابة االختٌار فالمصباح الٌضا فً حالة ؼلق اي من‬
‫المفتاحٌن ‪ A‬أو ‪ B‬وكالهما‪.‬‬
‫شكل ‪ 7-15‬الفكرة العملٌة لبوابة االختٌار‬
‫أما رمز بوابة االختٌا ر فهو موضح فً الشكل )‪ (8-15‬مع جدول الحقٌقة )‪ (7-15‬لبوابة االختٌار ذات‬
‫مدخلٌن‪.‬‬
‫شكل ‪ 8-15‬الرمز المنطقً لبوابة االختٌار‬
‫التعبٌر البولٌنً لبوابة –‪ OR‬هو ‪Y=A+B‬‬
‫‪165‬‬
‫جدول‪ 7-15‬جدول الحقٌقة لبوابة االختٌار ذات المدخلٌن‬
‫الداخل‬
‫الخارج‬
‫‪Y‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫وقد تحتوي بوابدة االختٌدار علدى اكثدر مدن داخلدٌن‪ ،‬والشدكل (‪ٌ ) 9-15‬وجدد بوابدة االختٌدار ذات ثالثدة‬
‫دواخل باستخدام الثنابٌات‪.‬‬
‫شكل ‪ 9-15‬بوابة االختٌار ذات ثالثة مداخل‬
‫‪166‬‬
‫مثال (‪)14-15‬‬
‫ارسم الرمز المنطقً والفكرة العملٌة لبوابة االختٌار ذات المداخل الثالث مع جدول الحقٌقة لها؟‬
‫جدول الحقٌقة لبوابة االختٌار ذات ثالثة دواخل‬
‫المدخالت‬
‫الخارج‬
‫‪Y‬‬
‫‪C‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫أما التعبٌر البولٌنً لبوابة )‪ (OR‬ذات الثالثة مداخل هو‪:‬‬
‫‪Y=A+B+C‬‬
‫‪ 10-15‬بوابة النفً )‪(NOT-Gate‬‬
‫وهً البوابة االساسٌة الثالثة من البوابات ا لمنطقٌة وتسمى بالبوابة العاكسة (‪ ،)invertor‬وتتمٌز‬
‫بوابة النفً عن سواها من البوابات بوجود دخل وخرج واحدد فقدط‪ ،‬وتكدون قٌمدة الخدارج دابمدا عكدس‬
‫قٌمددة الددداخل‪ ،‬فددإذا ك دان الددداخل (‪ )0‬ف دان الخ دارج سددٌكون (‪ ،)1‬والعكددس صددحٌح‪ ،‬والشددكل (‪)10-15‬‬
‫ٌوضح الرمز المنطقً لبوابة النفً‪ .‬أما التعبٌر البولٌنً لهذه البوابة فهو‪-:‬‬
‫‪Y=Ā‬‬
‫شكل ‪ 10-15‬الرمز المنطقً لبوابة النفً‬
‫وهن دا نسددتخدم الرمددز (‪ ) Ā‬للتعبٌددر عددن عكددس قٌمددة ( ‪ .) A‬والجدددول (‪ٌ ) 8-15‬وضددح جدددول الحق دابق‬
‫لبوابة النفً‪ ،‬والذي ٌشمل حالتٌن فقط‪.‬‬
‫‪167‬‬
‫جدول ‪ 8-15‬جدول الحقائق لبوابة النفً‬
‫الخارج‬
‫الداخل‬
‫‪Y‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫وٌمكن تحقٌق بوابة النفً باستخدام الترانزستور المربوط مع مقاومتٌن‪ ،‬وكما مبٌن فً الشكل (‪11-‬‬
‫‪ )15‬فعند توصٌل القا عدة بفولتٌة واطبة إلى جهد منطقً قٌمته (‪ )0‬فسٌكون تٌار القاعدة صفرا‪ ،‬مما‬
‫ٌجعل الترا نزستور فً حالة اطفاء (‪ ،)OFF‬وٌصبح تٌار الجامع عملٌا ٌساوي صفر‪ ،‬وبذلك ستكون‬
‫فولتٌة االخراج عالٌة‪ ،‬والتعبٌر المنطقً لها (‪ .)1‬أما اذا كان جهد القاعدة عالً اي جهد منطقً (‪)1‬‬
‫فان الترا نزستور سٌكون فً حالة اشتؽال (‪ ،)ON‬وبذلك ستكون قٌمة الفولتٌة الخارجة ‪ Vcc‬صؽٌرة‬
‫جدا وبالتعبٌر المنطقً تساوي (‪.)0‬‬
‫شكل ‪ 11-15‬بوابة النفً باستخدام الترانزستور‬
‫‪ 11-15‬بوابة نفً االضافة (‪NAND-Gate‬‬
‫ان بوابة نفً االضافة هً فً االساس بوابة اضافة تتبعها بوابة النفً‪ ،‬أو بوابة العاكس‪ ،‬كما فً‬
‫الرسم التوضٌحً (‪.)12-15‬‬
‫شكل ‪ 12-15‬بوابة نفً اضافة‬
‫‪168‬‬
‫وهناك رمز منطقً ٌعبر عن بوابة نفً االضافة‪ ،‬والموضح فً الشكل )‪ (13-15‬حٌث نالحدظ ان‬
‫رمز بوابة االضافة عبارة عن رمز بوابة االضدافة مضدافة الٌهدا فقاعدة أو دا بدرة صدؽٌرة عندد الخدرج‪،‬‬
‫وتعطً الدابرة ا لصؽٌرة وسٌلة بسٌطة لتمثل بوابة النفً‪.‬‬
‫شكل ‪ 13-15‬الرمز المنطقً لبوابة نفً االضافة‬
‫أما جدول الحقٌقة لبوابة نفً االضا فة فهو عكس جدول الحقٌقة لبوابة االضافة وكما مبٌن فً الشكل‬
‫(‪ )9-15‬الذي ٌمثل حاالت جدول الحقٌقة لبوابة نفً االضافة‪.‬‬
‫جدول ‪ 9-15‬جدول الحقائق لبوابة نفً االضافة‬
‫الداخل‬
‫الخارج‬
‫‪Y‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫مثال(‪)15-15‬‬
‫ارسم الرمز المنطقً لبوابة (نفً االضافة) ذات الثالثة مداخل مع كتابة التعبٌر البولٌنً؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫الرمز المنطقً لبوابة نفً االضافة ذات الثالثة مداخل‬
‫التعبٌر البولٌنً هو ‪Y=A.B.C‬‬
‫‪169‬‬
‫‪ 12-15‬بوابة نفً االختٌار (‪)NOR‬‬
‫مثلما كانت بوابة نفً االضافة عبارة عن بوابة االضافة تتبعها بوابة النفً فان نفً االختٌار هدو‬
‫فً االساس عبارة عن بوابة االختٌار تتبعها مباشرة بوابة النفً‪ ،‬وكما موضح فً الشكل (‪.)14-15‬‬
‫شكل ‪ 14-15‬بوابة نفً االختٌار‬
‫والشكل (‪ٌ )15-15‬مثل الرمز المنطقً لبوابة نفً االختٌار‪ ،‬ونالحظ بدان الددابرة الصدؽٌرة قدد اضدٌفت‬
‫إلى رمز االختٌا ر لتكون رمز بوابة نفً االختٌار‪.‬‬
‫شكل ‪ 15-15‬الرمز المنطقً‬
‫لبوابة نفً االختٌار‬
‫أما جدول الحقابق لبوابة نفً االختٌار فهو مبٌن بالشكل (‪ ،)10-15‬ونالحظ فٌه بان قٌم االخراج هً‬
‫عكس قٌم االخراج لبوابة االختٌار المنفردة‬
‫جدول ‪ 10-15‬جدول الحقابق لبوابة نفً االختٌار‬
‫‪Y‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪170‬‬
‫أم ثلة حول ربط البوابات‬
‫مثال (‪)16 -15‬‬
‫ما التعبٌر ا لبولٌنً عند طرؾ االخراج (‪ )Y‬فً الشكل (‪ (16 -15‬اذا كان الدخل‪:‬‬
‫‪B=1, A=0‬؟‬
‫شكل ‪16-15‬‬
‫الحل‪ :‬با لتعوٌض عن قٌمة (‪ )A,B‬فً الصٌؽة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪Y=A +B‬‬
‫)‪Y=(0)+(1‬‬
‫‪ُٚ‬زظ‬
‫‪Y=1+0‬‬
‫‪Y=1‬‬
‫مثال (‪)17–15‬‬
‫ما التعبٌر ا لبولٌنً عند طرؾ االخراج (‪ )Y‬فً الشكل (‪ )17 -15‬اذا كان الدخل‪:‬‬
‫‪B=0, A=1‬؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫بالتعوٌض فً الصٌؽة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪Y = AB + B‬‬
‫ٌنتج‪:‬‬
‫)‪Y = (1. 0 ) + (0‬‬
‫‪Y=1+0‬‬
‫=‪Y‬‬
‫شكل ‪17 -15‬‬
‫‪171‬‬
‫‪ 13-15‬الحاسوب الدقٌق (االلكترونً)‬
‫هو جهاز الكترونً – رقمً متعدد االؼراض ٌمكن برمجته بواسطة أوأمر ٌستطٌع قراءتها‬
‫بشكل اشارات رقمٌة تمثل اإلدخاالت لٌقوم بمعالجتها حسب نوع األوأمر‪ ،‬ثم تظهر النتابج التً تمثل‬
‫االخراجات تصنؾ الحواسٌب الدقٌقة لعدة اصناؾ‪ ،‬ومنها الحواسٌب الشخصٌة‪ ،‬وا لمنزلٌة تستخدم فً‬
‫الكثٌر من التطبٌقات العملٌة كاالعمال االدارٌة‪ ،‬التجارٌة‪ ،‬الطبٌة‪ ،‬الهندسٌة‪،‬معالجة الرسوم‪،‬جدولة‬
‫القوابم‪ ،‬االنترنٌت والوسابل التعلٌمٌة وؼٌرها‪ .‬الشكل (‪ٌ ) 18 -15‬وضح نموذج لحاسوب الكترونً‬
‫وملحقاته‪ .‬ان التطور الكبٌر فً النظام الرقمً (‪ )Digital‬ادى إلى ظهور وتطوٌر الكثٌر من االجهزة‬
‫ومنها االجهزة الطبٌة‪ ،‬كجهاز قٌاس ضؽط الدم‪ ،‬وجهاز تخطٌط القلب وؼٌرها حٌث تعمل هذه االجهزة‬
‫بنفس نظام الحاسوب االلكترونً من ناحٌة معالجة البٌانات‪ ،‬وطرٌقة خزن البٌانات وعرضها على‬
‫الشاشة‪.‬‬
‫شاشة‬
‫طابعة‬
‫سماعة‬
‫الماوس (الفارة )‬
‫جهاز مودم‬
‫لوحة المفاتيح‬
‫الجزء الرئيسي لمحاسبة‬
‫شكل ‪ 18 -15‬نموذج لحاسوب الكترونً وملحقاته‬
‫‪ 14-15‬وحدات الحاسوب الدقٌق‬
‫شكل (‪ٌ ) 19 -15‬وضح مخطط وحدات الحاسوب االلكترونً حٌث ٌ تكون من الوحدات‬
‫الربٌسة‪-:‬‬
‫وحدة المعالجة المركزٌة‪ :‬تقوم بوظٌفة جلب االٌعازات والبٌانات من الذاكرة ثم اصدار األوأمر لتنفٌذ‬
‫االٌعازات‪.‬‬
‫وحدة الذاكرة‪ :‬تقوم بخزن البٌانات على هٌبة ارقام ثنا بٌة بصورة مؤقتة‪ ،‬أو بصورة ثا بتة لؽرض‬
‫معالجتها الحقا‪.‬‬
‫وحدة اإلدخال‪ :‬تستعمل للحصول على البٌانات من اجهزة اإلدخال الخارجٌة ا لموصلة مع هدذه الوحددة‬
‫كلوحة المفاتٌح‪ ،‬وجهاز المأوس ( الفارة )‪.‬‬
‫وحدة االخراج‪ :‬تقوم بارسال البٌانات إلى االجهزة الخارجٌة ا لموصلة مع هذه الوحدة‪ ،‬كشاشة‬
‫العرض والطابعة‬
‫‪172‬‬
‫شكل ‪ 19-15‬مخطط وحدات الحاسوب االلكترونً‬
‫‪ 15-15‬وحدات المعالج الدقيق‬
‫يتكون المعالج الدقيق من ثالث وحدات رئيسة‪:‬‬
‫‪ – 1‬وحدة الحساب والمنطق ‪)Arithmetic Logic Unit ( ALU‬‬
‫فً هذه ا لوحدة ٌتم تنفٌذ العملٌات الحسابٌة كالجمع والطرح‪ ،‬والعملٌات المنطقٌة مثل(‪،NOT‬‬
‫‪...OR،AND‬ا لخ)‪ .‬حٌث ٌتم الحصول على البٌانا ت من وحدة مصفوفة سجل‪ .‬وتعمل هذه الوحدة‬
‫بتوجٌه من قبل وحدة السٌطرة‪ .‬الشكل (‪ٌ )20 -15‬وضح‪ – a :‬وحدات المعالج الدقٌق ‪ – b‬نماذج‬
‫من المعالجات الدقٌقة‪.‬‬
‫شكل ‪ 20-15‬وحدات المعالج الدقيق‬
‫‪ – 2‬وحدة السيطرة (‪)Control Unit‬‬
‫هي الوحدة ا لمسؤولة عن سير االيعاازت‪،‬فهي تقوم بتزويد اشاارت السيطرة لغرض الحصول عمى‬
‫دخول وخروج البيانات إلى المعالج‪.‬‬
‫‪ - 3‬مصفوفة سجل ( ‪)Register Array‬‬
‫هي مجموعة سجالت تخزن فيها العنأوين والبيانات بصورة مؤقتة خالل تنفيذ البرنامج‪.‬‬
‫‪173‬‬
‫‪ 16-15‬نظام الحاسوب الدقٌق (االلكترونً)‬
‫ٌتم نقل البٌانات من الوحدات (الذاكرة أو اإلدخال أو االخراج أو االجهزة الخارجٌة) إلى‬
‫المعالج الدقٌق‪ ،‬أو بالعكس بواسطة ناقلة البٌانات بعد تحدٌد مواقع هذه الوحدات بواسطة ناقلة‬
‫العنأوٌن‪ .‬وتقوم ناقلة السٌطرة بحمل اشارات ا لسٌطرة بشكل متزأمن لتبلػ الذاكرة‪ ،‬أو وحدات اإلدخال‬
‫أو االخراج أو االجهزة الخارجٌة والمستعدة الداء نقل البٌانات‪ .‬الشكل (‪ٌ )21 -15‬وضح نظام الحاسبة‬
‫االلكترونٌة‪.‬‬
‫شكل ‪ 21-15‬نظام الحاسوب االلكترونً‬
‫‪174‬‬
‫اسئلة الفصل الخامس عشر‬
‫‪ – 1‬ما الفرق بٌن االعداد العشرٌة و االعداد الثنابٌة؟‬
‫‪ – 2‬حول االرقام الثنابٌة اآلتٌة إلى ما ٌكافبها فً العشري‪.110010 ، 101.01 :‬‬
‫‪ - 3‬حول االرقام العشرٌة اآلتٌة إلى ما ٌكافبها فً النظام الثنابً‪.6.125 ،109 -:‬‬
‫‪ – 4.‬اجمع العدد الثنابً ‪ 110‬إلى ‪101‬‬
‫‪ - 5‬اطرح العدد الثنابً ‪ 100‬إلى ‪.011‬‬
‫‪ - 6‬حول الرقم العشري ‪ 250‬إلى ما ٌكافبه فً النظام السداسً عشر‪.‬‬
‫‪ - 7‬حول الرقم السداسً عشر ‪ FA‬إلى ما ٌكافبه فً النظام العشري‪.‬‬
‫‪ - 8‬حول الرقم السداسً عشر ‪ D573‬إلى ما ٌكافبه فً النظام الثنابً‪.‬‬
‫‪ – 9‬عرؾ ما ٌلً‪- :‬‬
‫البوابة ا لمنطقٌة‪ ،‬جدول الحقٌقة‪ ،‬التعبٌر البولٌنً‪ ،‬الحاسوب االلكترونً‪.‬‬
‫‪ – 10‬ارسم الدابرة االلكترونٌة والرمز المنطقً للبوابات اآلتٌة‪- :‬‬
‫بوابة ‪ ،AND‬بوابة ‪ , OR‬بوابة ‪NOT‬‬
‫‪ – 11‬كٌؾ ٌمكن بناء بوابة ‪ NOR‬باستخدام بوابة ‪ NOT‬وبوابة ‪OR‬؟ وضح اجابتك بالرسم؟‬
‫‪ – 12‬كٌؾ ٌمكن بناء بوابة ‪ NAND‬باستخدام بوابة ‪ AND‬وبوابة ‪OR‬؟ وضح اجابتك بالرسم؟‬
‫‪ - 13‬ما التعبٌر ا لبولٌنً عند طرؾ االخراج ( ‪ ) Y‬فً الشكل (‪ ) 21 -15‬اذا كان الدخل‪-:‬‬
‫‪B=0, A=1‬؟‬
‫شكل ‪21 -15‬‬
‫‪ -14‬ما وحدات الحاسوب اال لكترونً وضح ذلك مع رسم مخطط وحدات الحاسبة االلكترونٌة؟‬
‫‪ – 15‬ما المقصود بنظام الحاسوب اال لكتروني وضح ذلك مع الرسم؟‬
‫‪175‬‬
‫الفصل السادس عشر‬
‫اجهزة التوقٌت (‪)Timing Instruments‬‬
‫االهداف‪:‬‬
‫الهدف العام‪ٌ :‬هدؾ هذا الفصل الى تعرٌؾ الطالب باجهزة التوقٌت‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد اكمال هذا الفصل سوؾ ٌكون الطالب قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ اهم انواع اجهزة التوقٌت‪.‬‬
‫‪ٌ – 2‬عرؾ مكونات دابرة المؤقت عدٌم االستقرار‪.‬‬
‫‪ٌ – 3‬فهم عمل دابرة المؤقت عدٌم االستقرار‪.‬‬
‫‪ٌ - 4‬عرؾ مكونات دابرة المؤقت احادي االستقرار‪.‬‬
‫‪ٌ –5‬درك عمل دابرة المؤقت احادي االستقرار‪.‬‬
‫‪ٌ –6‬فهم تطبٌقات اجهزة التوقٌت‪.‬‬
‫‪ٌ –7‬طبق القوا نٌن لٌحسب تردد وزمن الموجة لدابرة المؤقت عدٌم االستقرار‪ ،‬ولدابرة المؤقت احادي‬
‫االستقرار‪.‬‬
‫‪176‬‬
‫الفصل السادس عشر‬
‫اجهزة التوقٌت (‪)Timing Instruments‬‬
‫‪ 1-16‬تمهٌد‬
‫توجد عدة انواع من اجهزة التوقٌت منها المؤقدت المٌكدانٌكً الدذي ٌكثدر اسدتعماله فدً الؽسداالت‬
‫واجهزة التسخٌن كالفرن الكهربا بً‪ٌ،‬تم تحدٌد الوقت المطلوب فً المؤقت المٌكدانٌكً مدن خدالل تنظدٌم‬
‫دورة تعشدٌق مسدننات مٌكا نٌكٌددة علدى الوقدت‪ .‬أمدا االندواع االخدرى مددن اجهدزة التوقٌدت االلكترونٌددة –‬
‫الرقمٌة ‪ ،‬حٌث تستعمل كمنظمات تشؽٌل على نطاق واسع فً اجهزة التبرٌدد‪ ،‬وفدً منظومدات السدٌطرة‬
‫الكهربابٌة‪ ،‬واالجهزة الطبٌة كجهاز االشعة السٌنٌة‪ ،‬حٌث ٌتم تحدٌد وقت التشؽٌل فٌها مدن خدالل تحدٌدد‬
‫قٌمتً متسعة ومقاومة‪ .‬وكذلك ٌستخدم فً جهاز حشوة االسنا ن حٌث ٌعمل المؤقت الزمنً لحٌن جفاؾ‬
‫الحشوة‪.‬‬
‫‪ 2-16‬المؤقت ‪555‬‬
‫دابرة المؤقت هً ‪ 555‬دابرة متكاملة (‪ )IC‬متعددة االؼراض تستعمل عل نطاق واسع‪ٌ .‬ستخدم‬
‫كمذبذب لتولٌد اشارا ت نبضٌة ٌصل تردده إلى (‪ )500kHz‬أو كمؤقت بزمن عامل من عدة ماٌكرو‬
‫ثانٌة إلى عدة ساعات‪ٌ.‬مكن ان ٌعمل الموقت ‪ 555‬بطرٌقتٌن مختلفتٌن التً تمثل المؤقتٌن‪:‬‬
‫‪ -1‬المؤقت عدٌم االستقرار (‪ :)Astable‬حٌث ٌولد سلسلة ؼٌر منتهٌة من النبضات تتكرر بشكل‬
‫دوري وبزمن مضبوط‪.‬‬
‫‪ -2‬المؤقت احادي االستقرار (‪ :)Mono stable‬حٌث ٌولد نبضة واحدة‪.‬‬
‫‪ 1-2-16‬اطراف الدائرة المتكاملة ‪555‬‬
‫جهدالتؽذٌة (‪) +VCC‬‬
‫االرضً( ‪) ground‬‬
‫طرف التفريغ (‪)Discharge‬‬
‫مدخل القدح ( ‪)Trigger‬‬
‫مدخل جهد العتبة (‪)Threshold‬‬
‫الخرج ( ‪( Out‬‬
‫جهد التحكم ( ‪Voltage Control‬‬
‫‪Reset‬‬
‫شكل ‪ٌ 1-16‬وضح اطراف الدائرة المتكاملة ‪555‬‬
‫‪177‬‬
‫‪ 2-2-16‬وظائف اطراف المؤقت ‪555‬‬
‫الطرؾ ‪ 1‬االرضً (‪ :)ground‬هو الطرؾ المشترك للدابرة‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 3‬مدخل القدح (‪ :)Trigger‬هو الطرؾ الذي ٌؤدي بالخرج ان ٌصبح مرتفعا‪ ،‬وٌبدا دورة‬
‫المؤقت‪ٌ.‬بدا القدح عندما ٌتحول الجهد من ‪ 2/3 VCC‬إلى جهد اقل من ‪ 1/3VCC‬من جهد التؽذٌة‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 3‬الخرج (‪:)Out‬عند بدء دورة ا لمؤقت ٌرتفع جهد الخرج‪ ،‬وٌنخفض إلى الصفر فً نهاٌة‬
‫الدورة‪ٌ .‬وصل هذا الطرؾ إلى الجهاز المراد توقٌت عمله‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 4‬مدخل التصفٌر (‪ :)Reset‬اذا طبق على هذا ا لطرؾ مستوى منطقً منخفض ٌعاد تصفٌر‬
‫الموقت‪ ،‬وٌعود الخرج إلى الحالة المنخفضة‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 5‬جهد التحكم ( ‪ٌ :)Voltage Control‬مكن تعدٌل زمن موجة المؤقت عدٌم االستقرار‪،‬وذلك‬
‫بتؽٌر جهدي القدح وا لعتبة عند تطبٌق جهد خارجً على هذا الطرؾ‪ ،‬وعند عدم الحاجة الٌه ٌفضل‬
‫ربط متسعة معه وتوصٌله إلى االرضً‪،‬لمنع التشوٌش من القدح الخاطا‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 6‬مدخل جهد العتبة (‪ٌ :)Threshold‬ؤدي هذا الطرؾ إلى جعل ا لخرج ٌنخفض عندما ٌنتقل‬
‫الجهد على هذا ا لطرؾ من قٌمة اقل من ‪ 1/3‬إلى اعلى من ‪ 2/3‬من جهد التؽذٌة ‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 7‬طرؾ التفرٌػ (‪ٌ :)Discharge‬ؤدي هذا الطرؾ إلى تصرٌؾ التٌار ‪.‬‬
‫الطرؾ ‪ 8‬جهد التؽذٌة (‪ :)+ VCC‬هو طرؾ التؽذٌة الموجبة وت كون حدوده من (‪)V4.5+‬‬
‫إلى )‪.)V15+‬‬
‫‪ 3-2-16‬المؤقت ‪ 555‬عدٌم االستقرار‬
‫الشكل (‪ٌ )2 –16‬وضح الدابرة الخارجٌة للمؤقت ‪ 555‬عدٌم االستقرار‪ٌ ،‬تم القدح عند الطرؾ ‪2‬‬
‫عندددما تنشددحن المتسددعة ‪ C‬عددن طرٌددق ‪ VCC‬مددن خددالل المقدداومتٌن (‪ R1‬و ‪ .)R2‬حٌددث تصددل فولتٌددة‬
‫المتسعة إلى (‪ ) 2/3 VCC‬ثم تفدرغ شدحنتها خدالل المقاومدة (‪ )R2‬لٌصدل الجهدد إلدى ‪ ،1/3VCC‬لدذلك‬
‫ٌتؽٌر جهدد خدارج المؤقدت مدن القٌمدة العلٌدا إلدى القٌمدة السدفلى باسدتمرار‪ ،‬وٌكدون الخدارج عبدارة عدن‬
‫موجة مربعة‪ .‬الشكل (‪ٌ )3- 16‬وضح شدكل ا لموجدة علدى طرفدً ا لمتسدعة وشدكل الموجدة الخارجدة‪ٌ.‬تم‬
‫حساب تردد المذبذب بالمعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪…………(1-16‬‬
‫)‬
‫(‬
‫=‪f‬‬
‫حساب زمن الموجة خالل ارتفاع الخرج كما فً بالمعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪ton = 0.7 (R1 + R2‬‬
‫)‪…….(2-16‬‬
‫وحساب الزمن الموجة خالل انخفاض الخرج ٌكون كما فً بالمعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪toff = 0.7 R2× C‬‬
‫)‪………(3-16‬‬
‫(‪.............) 4-16‬‬
‫‪178‬‬
‫‪t=ton+tof‬‬
‫الموجة الخارجة‬
‫شكل ‪ٌ 2–16‬وضح الدائرة الخارجٌة للمؤقت ‪ 555‬عدٌم االستقرار‬
‫موجة الفولتٌة على طرفً المتسعة‬
‫شكل ‪ٌ 3 – 16‬وضح شكل ا لموجة على طرفً المتسعة وشكل الموجة الخارجة‬
‫مثال (‪)1-16‬‬
‫احسب تردد الخا رج للمذبذب عدٌم االستقرار الموضح دابرته فً الشكل(‪ )2 – 16‬حٌث ان‪:‬‬
‫‪R1 = 2.2 k Ω ,R2 = 4.7k Ω , C =0.022 µF‬‬
‫)‬
‫‪9.486HZ‬‬
‫‪179‬‬
‫(‬
‫=‪f‬‬
‫‪ 4-2-16‬المؤقت ‪ 555‬احادي االستقرار‬
‫الشكل (‪ٌ )4–16‬وضح الدابرة الخارجٌة للمؤقت ‪ 555‬احادي االستقرار‪ .‬عندما ٌقدح الطرؾ ‪2‬‬
‫بنبضة سا لبة لفترة صؽٌرة ٌكون خارج الموقت عالٌا‪ ،‬ثم ٌتؽٌر جهد الخرج من القٌمة العالٌة إلى اقل‬
‫قٌمة وٌبقى لفترة زمنٌة تعتمد على قٌمة المقاومة (‪ ،)R‬والمتسعة (‪ .)C‬وٌمكن حساب ثابت الزمن‬
‫(الفترة الزمنٌة) التً ٌتؽٌر عندها الجهد بالمعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫‪T=1.1×R× C‬‬
‫) ‪………..(5-16‬‬
‫الشكل (‪ٌ )5 –16‬وضح شكل الموجة الخارجة ونبضة القدح‪.‬‬
‫شكل ‪ٌ 4 – 16‬وضح ال دائرة الخارجٌة مؤقت ‪ 555‬احادي االستقرار‬
‫شكل ‪ٌ 5 –16‬وضح شكل الموجة الخا رجة وشكل نبضة القدح‬
‫مثال (‪)2-16‬‬
‫ما عرض النبضة الخارجة لدابرة مؤقت ‪ 555‬احادي االستقرار الموضح دا برته فً الشكل(‪)4 –16‬‬
‫حٌث ان‪:‬‬
‫‪R1 = 2.2 K Ω , C =0.01 µF‬‬
‫‪T=1.1R C‬‬
‫‪T=1.1× 2.2 ×103×0.01×10-6= 24.2 µs‬‬
‫‪180‬‬
‫اسئلة الفصل السادس عشر‬
‫‪ – 1‬كٌؾ ٌمكن تحدٌد الوقت فً الموقت المٌكانٌكً‪ ،‬والموقت االلكترونً – الرقمً؟‬
‫‪ – 2‬اذكر انواع الموقت ‪.555‬‬
‫‪ – 3‬وضح مع الرسم عمل دابرة موقت ‪ 555‬عدٌم االستقرار‪.‬‬
‫‪ – 4‬وضح مع الرسم عمل دابرة موقت ‪ 555‬احادي االستقرار‪.‬‬
‫‪ - 5‬مؤقت ‪ 555‬عدٌم االستقرار الموضح دابرته فً الشكل (‪ ) 2 – 16‬وفٌه‪:‬‬
‫‪R1 = 100 K Ω ,R2 = 1M Ω , C =1000 PF‬‬
‫احسب تردد المذبذب‪.‬‬
‫‪ – 6‬احسب عرض النبضة الخارجة لدا برة مؤقت (‪ )555‬احادي االستقرار الموضح دابرته فً الشكل‬
‫(‪ )4–16‬اذا كانت المقاومة الخارجٌة (‪ )3.3 k Ω‬والمتسعة الخارجٌة (‪.)2000 PF‬‬
‫‪181‬‬
‫الفصل السابع عشر‬
‫االجهزة الطبٌة المختبرٌة‬
‫االهذاف‪:‬‬
‫اىهذف اىؼبً‪ٓٚ :‬ذف ْزا انفصم انٗ انزعشف عهٗ االعٓضح انطج‪ٛ‬خ انًخزجش‪ٚ‬خ‪.‬‬
‫االهداف الخاصة‪:‬‬
‫بعد ان ٌكمل الطالب هذا الفصل سوؾ ٌكون قادرا على ان‪-:‬‬
‫‪ٌ – 1‬عرؾ أهم أنواع االجهزة الطبٌة المختبرٌة‪:‬‬
‫ا ‪ -‬المجهر (‪.)Microscope‬‬
‫ب – المٌزان‪.‬‬
‫ﺠ‪ -‬جهاز الطرد المركزي ( ‪.)The Centrifugal Apparatus‬‬
‫د ‪ -‬جهاز قٌاس الطٌؾ الضوبً )‪(Spectrophotometer‬‬
‫ه ‪ -‬جهاز قٌاس الحامضٌة )‪.(PH Meter‬‬
‫و ‪ -‬جهاز قٌاس ا لهٌموؼلوبٌن )‪.(HP Meter‬‬
‫‪ٌ – 2‬فهم مكونات اهم انواع االجهزة الطبٌة المختبرٌة‪.‬‬
‫‪ٌ – 3‬درك تطبٌقات االجهزة الطبٌة المختبرٌة‪.‬‬
‫‪ٌ -4‬حل اسبلة الفصل‪.‬‬
‫‪182‬‬
‫الفصل السابع عشر‬
‫االجهزة الطبٌة المختبرٌة‬
‫‪ 1–17‬تمهٌد‬
‫ت عد علوم المختبرات احد اهم التخصصات ا لطبٌة حٌث ٌقوم اخصابٌو المختبرات الطبٌة باجراء‬
‫الفحوصات والتحالٌل الطبٌة المختبرٌة المختلفة والمتنوعة‪ ،‬التً تساهم وتساعد بفعالٌة االطباء على‬
‫تشخٌص الحاالت المرضٌة المختلفة‪ .‬واٌضا متابعة عالجها‪.‬‬
‫وٌ عد المختبر الطبً هو المكان المرخص وا لمعد لتقدٌم مختلؾ انواع خدمات الفحوصات‬
‫المختبرٌة وا لتحلٌلٌة للمرضى‪ ،‬وذلك الؼراض التشخٌص ا لطبً حٌث ٌحتوي على اجهزة‪ ،‬ومعدات‬
‫تخصصٌة تسا عده على اجراء هذه التحالٌل‪ .‬وندرج ادناه انواع مواصفات هذه االجهزة‪.‬‬
‫‪ 2–17‬المجهر (‪)Microscope‬‬
‫ٌ عد المجهر واحدا من اهم ادوات ا لعلم حٌث ٌستخدم المجهر لرؤٌة األجسام المتناهٌة الصؽر‪،‬‬
‫كالكابنات الحٌة التً ال نستطٌع رؤٌتها بالعٌن المجردة‪ ،‬حٌث ٌتم بواسطته تشخٌص العدٌد من‬
‫األمراض النا تجة بسبب البكترٌا الدقٌقة‪ ،‬كما قد ٌستعٌن به الجراحون عند اجراء العملٌات الجراحٌة‬
‫الدقٌقة‪ ،‬وكذلك ٌستخدم لفحص اال نسجة وكرٌات الدم الحمراء‪ ،‬وتشخٌص االحٌاء المهجرٌة‪،‬‬
‫والطفٌلٌات‪.‬‬
‫‪ 1-2-17‬انواع من المجاهر‬
‫هنالك عدة انواع من المجاهر ومنها‪-:‬‬
‫‪ -1‬المجهر االلكترونً‪:‬‬
‫ٌستخدم المجهر االلكترونً لرؤٌة األجسام المتناهٌة فً الصؽر كالبكترٌا والفٌروسات والذرات‪.‬‬
‫‪ – 2‬المجهر االٌونً‪:‬‬
‫لهذا المجهر قدرة هابلة على ا لتكبٌر‪ .‬فهو ٌكبِّر ملٌونً مرة بدقة فابقة تمكنه من رؤٌة الذرات‬
‫ا لمفردة‪ٌ.‬ستعمل العلماء المجهر االٌونً لدراسة فٌزٌاء وكٌمٌاء السطوح والشوابب فً الفلزات‪.‬‬
‫‪ – 3‬المجهر الضوئً‪:‬‬
‫ٌعمل هذا المجهر على الضوء‪ ،‬وهنالك انوا ع عدٌدة لهذا المجهر‪ ،‬ومن انواعه شابعة االستعمال‬
‫فً المختبرات‪ ،‬هو المجهر الضوبً المركب )‪ٌ .(Light Compound Microscope‬مكن لهذه‬
‫المجاهر توضٌح االشٌاء التً اقطارها أكبر من طول موجة الضوء‪ ،‬ولهذا ال ٌمكن ألجود أنواع‬
‫المجاهر ا لضوبٌة توضٌح أجزاء العٌنات قٌد الفحص ا لمرصوصة بعضها إلى بعض‪ ،‬كالذرات‪ ،‬أو‬
‫الجزٌبات‪ ،‬أو الفٌروسات‪ ،‬ولهذا السبب ال ٌمكن رؤٌة التراكٌب الدقٌقة‪ ،‬كالذرات أو الجزٌبات أو‬
‫الفٌروسات باستخدام المجهر الضوبً‪.‬‬
‫‪183‬‬
‫‪ 2–2–17‬اجزاء المجهر الضوئً المركب‬
‫ٌتكون المجهر من العدٌد من االجزاء كما موضح فً الشكل (‪ )1–17‬حٌث ٌظهر ‪ - a‬مخطط‬
‫اجزاء المجهر ‪ -b‬مخطط مسار الضوء‬
‫اىشنو ‪ 1 –17‬احذ نَبرج اىَجهر اىضىئي اىَرمت‬
‫والشكل ‪ٌ 2 –17‬وضح نموذج اخر للمجهر الضوبً المركب‬
‫شكل ‪ 2 –17‬نموذج اخر للمجهر الضوئً المركب‬
‫‪184‬‬
‫اوال ‪ -‬العدسات‪:‬‬
‫ٌحتوي المجهر على عدسات تكبٌرٌة هما‪:‬‬
‫ا ‪ -‬العدسات الشٌئٌة )‪(Objective Lenses‬‬
‫هً مجموعة من العدسات القرٌبة من العٌنة المراد تكبٌرها‪ ،‬حٌث ٌعتمد تكبٌر صورة الجسم‬
‫علٌهدا‪ٌ .‬حتددوي ا لمجهددر علددى ثددالث أو اربددع عدسدا ت شددٌبٌة تكددون مثبتدة فددً قددرص دوار متحددرك‪،‬‬
‫وتتراوج قوة تكبٌر هذه العدسات بٌن (‪ )4‬مرة إلى (‪ )100‬مرة ‪ٌ .‬ستعمل فدً العدسدات ذات التكبٌدر‬
‫(‪ )100‬مرة زٌت لذلك سمٌت بالعدسات الزٌتٌة‪ ،‬أما باقً العدسات فانهدا تسدتخدم بددون اضدافة اٌدة‬
‫مادة وٌثبت عادة على العدسات حروؾ وارقام محفورة على معدن العدسة ت بٌن قوة تكبٌرها‪ ،‬فمثال‬
‫(‪ ،)X100) ،)X40(،)X10‬كذلك قد توجد بعض العألمات االخرى كاالرقام ( ‪ ،)160/0.18‬حٌث‬
‫ٌدل الرقم األول على طول انبوبة المجهر بدالملمتر‪ ،‬والدرقم الثدا نً ٌعندً سدمك الشدرٌحة الزجاجٌدة‬
‫التً ٌجب استخدامها‪.‬‬
‫ب ‪ -‬العدسة العٌنٌة )‪(Ocular Eyepiece Lens‬‬
‫هً العدسة الواقعة فً الجزء العلوي من االسطوانة الصؽٌرة للمجهر‪ ،‬ولها وظٌفتان األولى‬
‫هً رؤٌة الصورة‪ ،‬والثا نٌة هً تكبٌر خٌال الصورة التً تقع على العدسة الشٌبٌة‪ ،‬حٌث عامل قوة‬
‫تكبٌرها ما بٌن (‪ )X5‬مرة إلى (‪ )X20‬مرة‪ ،‬وؼالبا ما تستخدم عدسات بقوة تكبٌر (‪.)X10‬‬
‫الشكل(‪ٌ (b،1-17‬وضح مخطط المسار الذي ٌسلكه الضوء اثنا ء مروره من خالل العٌنة‪ ،‬ومن ثم‬
‫العدسات‪ ،‬وانابٌب المجهر‪.‬‬
‫ثانٌا‪ -‬المكثف )‪:(Condenser‬‬
‫هً مجموعة من العدسات الواقعة فً اسفل حاملة الشرٌحة‪ ،‬حٌث تقوم بتجمٌع اشعة الضوء التً‬
‫تصله من مصدر االضاءة وتسلٌطها على الجسم المربً الضاءته‪ ،‬وٌكون المكثؾ مثبتا بطرٌقة تسمح‬
‫بتحرٌكه إلى االعلى واالسفل بسهولة‪ ،‬كما قد تزود مكثفات المجاهٌر بمفا تٌح ضبط تسمح بضبط‬
‫مركزٌة المكثؾ‪ ،‬وفً معظم المكثفات توجد فً الجزء االسفل فتحة متؽٌرة تسمى بالحجاب الحدقً‬
‫(‪ٌ )Iris Diaphragm‬تحكم بها مسمار ضبط جانبً‪ ،‬كما توجد حلقة لوضع المرشحات التً تستعمل‬
‫ألمتصاص اشعة الضوء الملونة‪.‬‬
‫ثالثا ‪ -‬مفاتٌح الضبط‪:‬‬
‫وهً عبارة عن مفا تٌح متحركة تكون مثبته على الحأمل ا لربٌس للمجهر‪ ،‬وتستعمل هذه المفاتٌح‬
‫للضبط الدقٌق ( ‪ )Fine Adjustment‬ومفتاح الضبط التقرٌبً ( ‪ ،)Coarse Adjustment‬وهنالك‬
‫اٌضا مفا تٌح رفع وخفض المكثؾ ومفا تٌح ضبط مركزٌة اخرى‪ ،‬وٌزود اٌضا ا لمجهر بمنصة متحركة‬
‫بواسطة مفاتٌح خا صة تسمح بتحرٌك الجسم باتجاهٌن متعامدٌن‪.‬‬
‫رابعا ً – المراة أو المضًء )‪(Mirror or Illumination‬‬
‫تعمل المرا ة على عكس وتوجٌه اشعة مصدر االضاءة إلى العدسة الشٌبٌة‪ ،‬حٌث تمر االشعة‬
‫بالشرٌحة المراد تكبٌرها‪ ،‬وللمراة سطحان احداهما مستو واال خر مقعر‪ ،‬وذلك ٌتكون مصدراالضاءة‬
‫من مصا بٌح كثٌفة االضاءة‪ ،‬تعمل هذه المصا بٌح على فولتٌات معٌنة مثل (‪ )120v ،12v ،6v‬حٌث‬
‫ٌكون المصباح موجها إلى عدسة المكثؾ القا بل للحركة‪.‬‬
‫‪ 3–2–17‬كٌفٌة تكون الصورة فً جهاز المجهر‬
‫عندما ٌسقط الضوء المسلط من مصدر الضوء على الجسم ا لموجود على منضدة المجهر‪ ،‬حٌث‬
‫تستلم العدسة الشٌبٌة االشعة المارة خاللها وتكون صورة حقٌقٌة مقلوبة ومكبرة تسمى بالصورة األولٌة‬
‫وذلك فً الجزء العلوي من االنبوب‪ ،‬وفً هذه ا لمنطقة توجد عدسة تسمى بعدسة المجال أو عدسة‬
‫‪185‬‬
‫الحقل (‪ )Field‬تقع فً الجزء االسفل من الجزء العٌنً‪ ،‬وتقوم بدورها بجمع االشعة فً الصورة‬
‫األولٌة لتمرٌرها خالل العدسة العٌنٌة ا لتً تقوم بتكبٌر الصورة األولٌة المستلمة‪ .‬ان االشعة الضوبٌة‬
‫الخارجة من الجزء العٌنً من العدسا ت تسقط على شبكٌة عٌن الشخص الفاحص الذي ٌرى الصورة‪.‬‬
‫‪ 4 –2–17‬ضبط المجهر‬
‫ٌتم تركٌز وضبط االضا ءة عن طرٌق تشؽٌل مصدر االضاءة‪ ،‬ووضع شرٌحة زجاجٌة معتمة‬
‫على منضدة المجهر‪ ،‬ثم ٌجري ضبط فقاعة الضوء الصادر حتى تعطً اصؽر قطر وباعلى ما ٌمكن‬
‫من االضاءة فً وسط الشرٌحة عند النظر الٌها من العدسات العٌنٌة‪ ،‬أما ا لمكثؾ فٌجب ضبط المركزٌة‬
‫فً تجمٌع اشعة الضوء ا لتً تصله من مصدر االضاءة وتوجٌهها على الجسم المربً‪ ،‬وعند الرؼبة فً‬
‫تحسٌن الضوء الصادر من المصباح لٌمكن استخدام حجا ب قزحً لتنظٌم نفاذٌة الضوء‪ ،‬فضال عن‬
‫ذلك ٌجب ان تكون االضاءة قوٌة حتى تصل إلى العدسة الشٌبٌة‪.‬‬
‫‪ 5–2–17‬حساب قـوة التكبٌر‬
‫ولحساب التكبٌر الكلً للجسم المراد فحصه تحت المجهر ٌكون كما فً المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫قوة التكبٌر الكلٌة للجسم = قوة تكبٌر العدسة العٌنٌة × قوة تكبٌر العدسة الشٌبٌة‬
‫ولنفرض انك استعملت العدسة الشٌبٌة الكبرى التً قوة تكبٌرها عادة )‪ (40 x‬والعدسة العٌنٌة التً‬
‫قوة تكبٌرها‪(10 x):‬‬
‫قوة التكبٌر الكلٌة للجسم= ‪400 x = 40 x × 10 x‬‬
‫‪ 3-17‬جهاز المٌزان‬
‫توجد انواع مختلفة منها‪:‬‬
‫‪ 1–3-17‬المٌزان المٌكانٌكً (المٌزان ذو الكفتٌن)‬
‫ٌتلخص عمل المٌزان فً اضافة اثقال معلومة إلى المٌزان لمعادلة الوزن المجهول‪ ،‬وتضاؾ‬
‫مجموعة االثقال ٌدوٌا‪ .‬والشكل (‪ٌ )3 – 17‬وضح المٌزان ذي الكفتٌن‪.‬‬
‫الشكل ‪ٌ 3 –17‬وضح المٌزان ذي الكفتٌن‬
‫‪186‬‬
‫مكونات المٌزان‪:‬‬
‫ٌتكون المٌزان المٌكا نٌكً من ذرا ع ٌستند على نقطة فً الوسط قا بلة للرفع والخفض بواسطة‬
‫عتلة‪ ،‬وذلك للتقلٌل من فترة االستناد على النقطة الوسطٌة لكونها مصنوعة من مادة ذات معامل‬
‫احتكاك قلٌل جدا لمنع اٌة تاثٌرات خارجٌة على صحة القراءات لألوزان لذا استوجب الحفاظ علٌها‬
‫عند عدم الحاجة إلى اجراء عملٌة الوزن‪ .‬كما ٌوجد عند طرفً الذراع لولب ا فقً تتحرك علٌه قطعة‬
‫معدنٌة باتجاه مركز االستناد أو با لعكس تستعمل هذه ا لقطعة للحصول على وضع افقً مستمر‬
‫ومتوازن وتتدلى من طرفً الذراع كفتا المٌزان‪ ،‬وهناك محور ٌحمل نقطة االستناد الوسطٌة وٌثبت‬
‫هذا ا لمحور على لوحة خشبٌة افقٌة ذات ا رجل متحركة مع فقاعة هوابٌة داخل سابل فً زجاجة مثبتة‬
‫على اللوحة ‪ ،‬وتستعمل هذه المجموعة للتاكد من ان المٌزا ن موضوع بوضعٌة افقٌة صحٌحة‪ ،‬وٌوضع‬
‫المٌزان داخل صندوق زجاجً للمحافظة علٌه‪ ،‬ولمنع التٌارات الهوابٌة من التا ثٌر على صحة‬
‫القراءات‪ ،‬وٌستعمل هذا المٌزان فً الصٌدلٌات والمختبرات‪.‬‬
‫‪ 2–3-17‬المٌزان الكهرومٌكا نٌكً (كفة واحدة)‬
‫توضع المواد المراد وزنها فً الكفة ا لتً تكون مثبتة على احد طرفً الذراع‪ ،‬أما الطرؾ الثانً‬
‫فا نه ٌحتوي على ارقام تمثل ما ٌعادلها من وزن للحصول على االجزاء الكسرٌة لألوزان‪ ،‬وٌتم ذلك‬
‫بوا سطة مصدر ضوبً ٌمر عبر مجموعة من العدسات والمراٌا وعبر زجاجة تدرج علٌها االرقام‪،‬‬
‫فتنتقل صورتها إلى واجهة الجهاز بواسطة المراٌا وٌمكن قراءتها من الخارج‪ٌ .‬وضع المٌزان داخل‬
‫صندوق ذي ؼرفة زجاجٌة أمامٌة فٌها كفة المٌزان الوحٌدة‪ ،‬أما الفقاعة الهوابٌة داخل السا بل فتستعمل‬
‫لتحدٌد المستوى االفقً لنصب الجهاز‪ ،‬وٌمكن الحصول على المستوى االفقً بواسطة تحرٌك االرجل‪.‬‬
‫‪ 3–3-17‬المٌزان االلكترونً‬
‫ف‪ ٙ‬انشكم (‪ )4 -17‬ادَبِ ‪ٕٚ‬ضؼ انًخطظ انكزهٕ٘ نغٓبص انً‪ٛ‬ضاٌ االنكزشَٔ‪ٙ‬‬
‫شكل ‪ 4 -17‬المخطط الكتلً لجهز المٌزان االلكترونً‬
‫هو جهاز حساس جدا ٌستخدم فً اٌجاد الكتل للمواد بدقة متناهٌة‪.‬‬
‫ٌتمٌز هذا النوع بالدقة العالٌة (تصل إلى خمسة مراتب بعد الفارزة)‪ ،‬كما وٌتمٌز بكلفته العالٌة‬
‫وٌحتوي على م تحسس ٌقوم بتحوٌل القوة (الوزن) إلى اشارة كهربابٌة‪ ،‬وٌتم تكبٌرها بواسطة مكبر‬
‫‪187‬‬
‫وتحول هذه االشارة إلى اشا رة رقمٌة عن طرٌق محول من تماثلً إلى رقمً‪ .‬وتعرض هذه االشارة‬
‫على شاشة رقمٌة‪ ،‬وتوجد فً بعض االنواع المعقدة والدقٌقة جدا مكونات الكترونٌة اخرى مثل‬
‫المعالجات الدقٌقة لزٌادة دقتها‪ ،‬وٌمكن اضافة شاشة اخرى لقراءة السعر الكلً للمادة الموزونة‪.‬‬
‫والشكل (‪ٌ )5-17‬وضح نماذج المٌزان االلكترونً‪.‬‬
‫الشكل ‪ٌ 5-17‬وضح بعض الموازٌن االلكترونٌة‬
‫خطوات اعداد الجهاز‬
‫ٌجب اعداد الجهاز قبل استخدامه وكاآلتً‪:‬‬
‫أوال‪ :‬نصب الجهاز‪:‬‬
‫ان اختٌار موقع مناسب للجهاز عامل مهم جدا فً دقة الجهاز‪ ،‬لذا ٌجب التاكد من ان المٌزان‬
‫فً موضع مستقر‪ ،‬وال توجد اي اهتزازات تؤثر علٌه‪ ،‬وكذلك ٌجب تجنب االتً‪:‬‬
‫ عدم تعرٌضه للشمس ·‬‫ عدم تعرٌضه للتؽٌر العالً فً درجة الحرارة·‬‫ عدم سحبه أو جره من مكان الخر· ان ا فضل موقع له داخل المختبر‪ ،‬هو وضع الجهاز على طأولة‬‫فً احد اركان المختبر بعٌدا عن التٌار الهوابً‪ ،‬أو التعرض للسحب والجر‪ ،‬وكذلك عن الباب أو‬
‫النافذة أو فتحة التهوٌة‪ ،‬وال ٌكون قرٌبا من االجهزة المشعة حرارٌا‪.‬‬
‫ثانٌا‪:‬موازنة الجهاز‪:‬‬
‫ٌحتوي الجهاز على فقاعة هوابٌة‪ ،‬وله رجالن لضبط المستوى االفقً بحٌث تكون الفقاعة‬
‫الهوا بٌة فً منتصؾ الدابرة‪ ،‬وبذلك ٌكون الجهاز بالوضع االفقً الصحٌح وتتم الموازنه كاآلتً‪:‬‬
‫‪ -1‬اذا كانت الفقاعة الهوا بٌة على موضع الساعة الثا نٌة عشر‪ٌ:‬جب لؾ كلتا الرجلٌن باتجاه معاكس‬
‫لحركة عقارب الساعة‪.‬‬
‫‪ .2‬اذا كانت الفقاعة الهوابٌة على موضع الساعة الثالثة‪ٌ:‬جب لؾ الرجل الٌسرى للجهاز باتجاه عقارب‬
‫الساعة‪ ،‬والرجل الٌمنى عكس اتجاه عقارب الساعة‪.‬‬
‫‪ -3‬اذا كانت الفقاعة الهوا بٌة على موضع الساعة السادسة‪ٌ:‬جب لؾ الرجلٌن معا باتجاه حركة عقارب‬
‫الساعة‪.‬‬
‫‪ -4‬اذا كانت الفقاعة الهوا بٌة على موضع الساعة التاسعة‪ٌ:‬جب لؾ الرجل الٌسرى للجهاز باتجاه‬
‫معاكس لحركة عقارب الساعة والرجل الٌمنى باتجاه حركة عقارب الساعة‪.‬‬
‫مالحظة عامة‪ٌ :‬جب عمل الموازنة وضبط الجها ز فً كل مرة ٌتؽٌر فٌها مكان المٌزان االلكترونً‪.‬‬
‫‪188‬‬
‫ثالثا‪ :‬قبل توصٌل الجهاز بالتٌار الكهربائً‪:‬‬
‫ ٌجب التاكد من مالءمة فولتٌة الجهاز مع الفولتٌة المجهزة للمٌزان‪ ،‬وذلك من محول (‪ )AC‬المرفق‬‫مع الجهاز‪.‬‬
‫ عند توصٌل المٌزان بالكهرباء ٌعمل فحص ذاتً الجزابه وتنتهً ا لعملٌة بظهور كلمة (‪ )OFF‬على‬‫شاشة العرض‪ ،‬وبعد ذلك ا ضؽط على زر (‪ )ON‬لتشؽٌل الجهاز‪.‬‬
‫مالحظة‪ٌ :‬فضل اجراء القٌاسات بعد نصؾ ساعة من تشؽٌل الجهاز‪ ،‬كً تتالبم درجة حرارة الجهاز‬
‫مع درجة حرارة الؽرفة‪.‬‬
‫رابعا‪:‬ـ غلق وفتح الجهاز ‪OFF / ON‬‬
‫اـ فتح الجهاز (‪)ON‬‬
‫أبعد أي أوزا ن من كفة المٌزان ثم اضؽط على زر (‪ )ON‬بعدها ٌقوم الجهاز بعمل فحص ذاتٌا‪،‬‬
‫وتنتهً بظهور رقم (‪ )gm 0.00‬وهذا ٌعنً ان المٌزان جاهز للعمل‪.‬‬
‫ب ـ غلق الجهاز ‪:OFF‬‬
‫الؼالق الجهاز اضؽط على زر (‪ )OFF‬لحٌن ظهور كلمة (‪ )OFF‬على الشاشة‪.‬‬
‫طرق تعٌن الكتلة‪:‬‬
‫‪1‬ــ الطرٌقة االعتٌادٌة‪:‬‬
‫ا ـ ضع الثقل ا لمطلوب معرفة وزنه على كفة المٌزان‪ ،‬وأ نتظر حتى تختفً اإلشارة (‪ )0‬الموجودة‬
‫على الجهة الٌسرى من الشاشة‪.‬‬
‫ب ـ بعد أختفاء اإلشارة (‪ )0‬تكون القراءة على الشاشة تمثل كتلة الجسم المراد وزنه‪.‬‬
‫‪2‬ــ طرٌقة أستخدام الوعاء‪:‬‬
‫ا ـ ضع الوعاء الفارغ على كفة المٌزا ن سٌظهر على الشاشة كتلة الوعاء‪.‬‬
‫ب ـ أ ضؽط على زر (‪ )O/T‬للحظة‪ ،‬وجٌزه سوؾ تختفً كتلة الوعاء من الشاشة‪.‬‬
‫ج ـ ضع المادة المراد تعٌن كتلتها فً الوعاء الفا رغ ثم ضعه على كفة المٌزان ستظهر كتلة الماده‬
‫ف قط دون كتلة الوعاء‪.‬‬
‫مالحظة مهمة‪ :‬ـ فً حالة رفع الوعاء فً كفة المٌزا ن سٌظهر رقم سالب على الشاشه‪ ،‬حٌث‬
‫ٌمثل كتلة الوعاء وهو فارغ وسوؾ تبقى كتلة الوعاء فً ذاكرة الجهاز لحٌن الضؽط على زر‬
‫(‪ )O/T‬مرة اخرى وأؼلق الجهاز‪.‬‬
‫السبب الرئٌس لتعطل الجهاز هو‪:‬‬
‫‪ -1‬االستخدام السٌا للجهاز‪ .‬تحمٌل المٌزان وزن زابد عن القٌمة المسموح بها; بمعنى نفرض ان‬
‫القٌمة القصوى الذى ٌزنها المٌزان ‪ 310‬جرأم عند قٌأم الفنً بعملٌة ا لوزن ٌقوم بوزن زجاجة الساعة‪،‬‬
‫وهً فارؼة‪ ،‬فرضا كان وزنها ‪ 44‬جرأم‪ ،‬بعد ذلك ٌقوم بتصفٌر المٌزان الخذ القراءة المطلوبة وعلى‬
‫افتراض كان الوزن المطلوب ‪ 300‬جرأم ٌقوم الفنً بوزن القٌمة المطلوبة متناسٌا قٌمة زجاجة الساعة‬
‫المدونة بالذاكرة سٌقوم المٌزان با لوزن ولكن مع تكرار العملٌة سٌؤدى إلى تلؾ الجهاز‪ ،‬وبالتالً إلى‬
‫تلؾ الجزء المٌكانٌكً واذا تلؾ الجزء المٌكانٌكً ال ٌمكن اصالح الجهاز وٌجب استبدال المٌزان‬
‫با خر جدٌد‪.‬لذلك فان الطرٌقة االفضل هً باالضافة; اي اخذ وزن زجاجة الساعة وهً فارؼة‪ ،‬ثم‬
‫حساب القٌمة النها ٌة للوزن المطلوب‪ ،‬واضافة المادة المراد وزنها إلى ان تصل إلى القٌمة المطلوبة‪.‬‬
‫‪189‬‬
‫بالنسبة لبعض الموازٌن الكهربائٌة التً تعمل على بطارٌة‪:‬‬
‫ ترك الفنً للبطا رٌة لفترة طوٌلة داخل الجهاز ممكن ان تتجأوز السنة كفٌلة بان تتلؾ الجهاز‪،‬‬‫وذلك بسبب تحمض البطارٌات‪ ،‬وبالتالً تكون الصدا على الحافظة‪.‬‬
‫ الصٌانة الدورٌة للجهاز من حٌث النظافة العامة تشمل االتربة باالضافة إلى بقاٌا المواد الكٌماوٌة‬‫العالقة اثناء قٌأم الطالب بعمل التجارب العملٌة‪.‬‬
‫ترك الجها ز ٌعمل لفترة طوٌلة بمعنى عدم فصل الجهاز عن الكهرباء‪ ،‬وتركه فً نظام التشؽٌل لمدة‬
‫اٌأم‪ ،‬وذلك بسبب النسٌان‪ ،‬وبالتالً تتولد حرارة ٌنتج منها تلؾ وحدة التٌار الموجودة‪ ،‬وبما انه ٌعمل‬
‫على نظام الشرابح اال لكترونٌة ٌتسبب ذلك فى تلؾ المقاومات والدوابر الدمجٌة‪ ،‬وبالتالً تلؾ الجهاز‪.‬‬
‫‪ 4-17‬معلومات مهمة الستعمال الموازٌن‬
‫‪ -1‬تستعمل منصة ثا بتة ؼٌر قابلة لالهتزا ز (بعٌدة عن مصادر االهتزازات) وهنالك منصات خاصة‬
‫مزودة بمساند عازلة للموازٌن‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬نصب المٌزان على مستوى افقً‪.‬‬
‫‪ٌ -3‬جب ا ن تكون درجة حرارة المكان ثابتة‪ ،‬وقبل البدء بالوزن ٌترك المٌزان لؽرض اكساب المٌزان‬
‫درجة حرارة المكان المحٌط به‪.‬‬
‫‪ٌ -4‬جب ان ٌكون مكان المٌزان بعٌدا عن التٌارات الهوابٌة‪.‬‬
‫‪ٌ -5‬جب عدم ترك كفة المٌزان والعتلة على المسند فً حالة عدم األستعمال‪.‬‬
‫‪ٌ -6‬ستعمل الملقط ألوزان المٌزان وأوعٌة الوزن وؼٌرها‪.‬‬
‫‪ٌ -7‬جب ان تبقى كفة المٌزان جافة وذلك باستعمال مادة ماصة للرطوبة‪.‬‬
‫‪ٌ -8‬جب ان ال تتعرض اجزاء المٌزان للمواد الكٌمٌاوٌة‪.‬‬
‫‪ -9‬تستعمل فرشاة نا عمة للتخلص من اٌة مادة كٌماوٌة تسقط على الكفة أو على ارضٌة المٌزان‪.‬‬
‫‪- 10‬ال ٌجوز نقل المٌزان اال بعد استعمال الماسكات المٌكانٌكٌة واالستعا نة بتعلٌمات الشركة المنتجة‪.‬‬
‫‪ 5-17‬جهاز الطرد المركزي ‪The Centrifugal Apparatus‬‬
‫‪ 1-5-17‬تمهٌد‬
‫ان ا ي جسم ٌتحرك حركة دا برٌة بسرعة ثابتة ٌتولد فٌه تعجٌل مركزي‪ ،‬وبالتالً قوة طرد تتجه‬
‫نحو ا لمركز تسمى قوة الطرد المركزي( ‪ )Centrifugal Force‬وان االجهزة التً توظؾ هذه القوة‬
‫فً عملها تسمى اجهزة الطرد المركزي( ‪،)Centrifugal Force Apparatus‬مثل الخالطات‬
‫والمازجات والكثٌر من لعب االطفال فضال عن المنشار‪ ،‬والمثقاب الكهربابً‪.‬الذي ٌهمنا االن هو‬
‫استخدام هذه التقنٌة فً المختبرات الكٌمٌاوٌة‪ ،‬ومختبرات االجهزة الطبٌة‪ ،‬حٌث تستخدم لفصل الدقابق‬
‫العالقة فً المحالٌل والسوابل‪ ،‬مثل تجزبة الدم إلى مكوناته الثالثة‪ ،‬البالزما‪ ،‬والكرٌات البٌضاء‪،‬‬
‫والكرٌات الحمراء‪.‬‬
‫‪ 2-5-17‬نظرٌة الطرد المركزي‬
‫لقد درسنا فً السقوط الحر لألجسام بان ا لتعجٌل ٌتولد عندما تتؽٌر سرعة الجسم اثناء السقوط‪،‬‬
‫أما عند حركة جسم فً مسار دابري فان ا لجسم ٌسٌر بسرعة ثابتة تسمى ( السرعة الدابرٌة )‪،‬‬
‫واتجاهه ٌتؽٌر باستمرار وٌكون مماس للدابرة‪ .‬الحظ الشكل (‪ )6-17‬فعند انتقال الجسم من النقطة (‪)a‬‬
‫‪190‬‬
‫إلى النقطة (‪ )b‬قاطعا جزءا من محٌط الدابرة (‪ )s‬التً نصؾ قطرها (‪ )r‬فان سرعة الجسم تساوي‬
‫طول القوس مقسوما على الزمن الذي ٌستؽرقه ووحداته ( المتر‪/‬ثانٌة ) كما فً المعادلة (‪،)1-17‬‬
‫وتكون سرعته ثا بتة ولكن متؽٌرة االتجاه لذا ٌتولد تعجٌل مركزي (‪ )a‬كما فً المعادلة (‪،)2-17‬‬
‫وٌكون ثابت القٌمة ومتجه إلى المركز كما نالحظ فً الشكل (‪.)7-17‬‬
‫)‪v=s/t (m/sec) ----------------(1-17‬‬
‫)‪---------(2-17‬‬
‫)‪a=v2/r (m/sec2‬‬
‫ان القوة )‪ ) F‬المسببة لهذه السرعة (‪ )v‬وكذالك التعجٌل (‪ )a‬تكون ثابتة المقدار‪ ،‬وتتجه نحو‬
‫المركز وعمود ٌة على محور الدوران وعلى السرعة‪ ،‬كما نالحظ فً الشكل (‪.)7-17‬عند التعوٌض‬
‫بقانون نٌوتن الثا نً للقوة التً تساوي حاصل ضرب الكتلة (‪ )m‬بوحدات (‪ )kg‬فً التعجٌل (‪)a‬‬
‫بوحدات (‪ )m/s2‬كما فً المعادلة (‪ ) 3-17‬نحصل على قانون القوة بوحدات النٌوتن (‪ )N‬كما فً‬
‫المعادلة (‪:)4-17‬‬
‫)‪……….(3 – 17‬‬
‫) ‪F=m v2/r (N‬‬
‫)‪………….(4-17‬‬
‫) ‪F=ma ( N‬‬
‫الشكل‪ 7-17‬أتجاه التعجٌل والقوة‬
‫الشكل‪ 6-17‬جسم فً حركة‬
‫للجسم توضف القوة المركزٌة(‪)F‬‬
‫فً اجهزة الطرد المركزي ا لموجودة فً مختبرات التحلٌالت والمختبرات الكٌمٌاوٌة‪ ،‬لفصل‬
‫الدقابق أوالعناصر العالقة فً المحالٌل نتٌجة للتعجٌل والقوة ا لمركزٌة عند وضع هذه المحالٌل فً‬
‫جهاز الطرد المركزي الموضح فً الشكل (‪ ،(8-17‬وتدوٌره بسرعة عا لٌة مكتسبة قوة طرد أكبر من‬
‫قوة تماسك السابل باجزاءه مما ٌؤدي إلى انفصال االجزاء ا لمختلفة حسب كثافتها فً الوعاء الحأوي‬
‫على السابل االخؾ كثافة فً االعلى واقلهم كثافة فً القعر‪ ،‬والشكل (‪ )9-17‬مخطط ال نبوبة تحوي‬
‫المحلول بعد اخراجها من جهاز الطرد المركزي‪.‬‬
‫شكل ‪ 9- 17‬االنبوبة الحاوٌة‬
‫شكل ‪ 8 – 17‬جهاز الطرد المركزي‬
‫على المحلول بعد تفكٌك اجزاءه‬
‫مع حاوٌات المحلول‬
‫‪191‬‬
‫مثال(‪)1-17‬‬
‫هل نحصل على التعجٌل (‪ )a‬فً األجسام ا لتً تدور فً حركة دا برٌة نتٌجة للتؽٌر المستمر فً‬
‫السرعة؟‬
‫الحل‪ :‬كال نحصل على ا لتعجٌل نتٌجة للتؽٌر المستمر فً اتجاه ا لسرعة ولٌس قٌمتها‪.‬‬
‫مثال(‪)2-17‬‬
‫جسم ٌدور دورة كاملة فً حركة دا برٌة بمدة ثانٌتٌن (‪ )2sec.‬جد سرعة الجسم وتعجٌله اذا كانت‬
‫نصؾ قطر الدابرة (‪ )100‬متر‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪= 31314‬‬
‫‪4m/s‬‬
‫‪m/s‬‬
‫=‬
‫×‬
‫×‬
‫𝑠‪= 9 85𝑚/‬‬
‫‪9.8596m/s2‬‬
‫=‬
‫)‬
‫=𝑉‬
‫(‬
‫=‬
‫=𝑎‬
‫‪ 3-5-17‬اجزاء جهاز الطرد المركزي‬
‫ٌتكون الجهاز من االجزاء اآلتٌة‪:‬‬
‫‪ -1‬المحرك الكهربائً (‪ :)Electric Motor‬وهو اهم جزء فً الجهاز‪.‬‬
‫‪ -2‬المؤقت الزمنً (‪ٌ :)Timer‬تكون من نوعٌن ٌمكن استخدام اٌا منهم‪ ،‬هما‪:‬‬
‫ا‪ -‬المؤقددت المٌكا نٌكً‪:‬حٌددث ٌوقددت ٌدددوٌا بواسددطة مفت دا ح ؼلددق ٌتكددون مددن تالمسددٌن احدددهما ثابددت‪،‬‬
‫واالخر متحرك ٌدار ٌدوٌا‪ ،‬وتدور معه مسننات معشقة كما فً ساعة التوقٌت متزأمنة مع الوقدت الدذي‬
‫نحتاجه لتشؽٌل الجهاز; ا ي زمن وصول التألمس المتحرك إلى التألمس الثابت لؽلق الدابرة الكهربابٌة‬
‫ب‪ -‬الموقت الزمنً‪ :‬وٌعتمد على زمن شحن وتفرٌػ متسعة مرتبطة بمقاومة أو ملؾ (‪،)T=RC‬‬
‫وٌحتاج المؤقت من (‪ ) 15-0‬دقٌقة حسب نوع المحلول والدقابق العالقة به‪.‬‬
‫‪ -3‬منظم السرعة ( ‪ٌ :)Speed Control‬ستخدم لزٌادة سرعة الجهاز وقد تصل إلى اكثر من(‪)12‬‬
‫الؾ دورة فً الدقٌقة‬
‫‪ -4‬مفاتٌح األمان ( ‪:)Security Switches‬‬
‫تستخدم لقفل الؽطاء الخارجً الٌا عند ؼلقه لبدء عمل الجهاز لمنع انفتاحه تلقابٌا‪ ،‬ومفتاح اخر‬
‫ٌستخدم لقطع مصدر الطاقة عن الجهاز‪ ،‬عند اي فتح للؽطاء الخا رجً لٌتوقؾ حتى بدون استخدام‬
‫مفتاح الؽلق المخصص لذالك‪ .‬ان هذه المفاتٌح عبارة عن تألمسات تربط على التوالً بٌن مصدر‬
‫الطاقة‪ ،‬والؽطاء الخارجً لجهاز الطرد المركزي‪ .‬الحظ الشكل(‪)10-17‬‬
‫‪192‬‬
‫الشكل ‪ٌ 10-17‬وضح جهاز الطرد المركزي متعدد االغراض (النوع الحدٌث)‬
‫مع مفا تٌح لمس للسٌطرة على تشغٌله‬
‫‪ -5‬المحرك الكهربائً‪:‬‬
‫هناك انوا ع كثٌرة ومختلفة ٌمكن استخدامها فً اجهزة الطرد المركزي والتً سبق وتم‬
‫دراستها فً السنوات السابقة‪ .‬اال ن سنقوم بدراسة احد المحركات االكثر استخداما فً هذه االجهزة‬
‫لتوفر ما تحتاجه هذه االجهزة من مواصفات هً‪:‬الحجم الصؽٌر‪ ،‬السرعة العالٌة‪ ،‬القدرة الكبٌرة‬
‫وسهولة التحكم بالسرعة وهو المحرك العام ( ‪ .)Universal Motor‬وٌمكن تشؽٌل هذا المحرك‬
‫بالطاقة المستمرة أو المتناوبة‪ ،‬لذلك سمً بالعام وٌتكون من االجزاء اآلتٌة‪-:‬‬
‫‪ -1‬ملؾ المجال ( ‪)Field Coil‬‬
‫‪ -2‬عضو االنتاج (‪)Armature‬‬
‫‪ -3‬مجمع العاكس‪ /‬فرش الكربون ( ‪)Brash/Commutator‬‬
‫ان ملؾ المجال وعضو االنتاج مربوطان على التوالً‪ ،‬وتكون عدد لفات ا لملؾ قلٌلة بمساحة‬
‫مقطع كبٌر لتقلٌل محا ثة ملؾ المجال(عكس ما موجود فً المحرك المستمر)‪ .‬الشكل (‪ٌ )11-17‬وضح‬
‫تصمٌم المحرك العام واجزاءه المختلفة‪ ،‬بٌنماالشكل(‪ٌ )12-17‬وضح الدابرة الكهربابٌة لنفس المحرك‪.‬‬
‫الشكل ‪ 11-17‬رسم توضٌحً ألجزاء المحرك العام‬
‫‪193‬‬
‫الشكل ‪ 12-17‬رسم للدائرة الكهربائٌة‬
‫للمحرك العام‬
‫عند مرور التٌار فٌه ٌقابله فً نفس الوقت انعكاس اتجاه التٌار فً عضو االنتا ج بسبب وجود‬
‫مجمع العاكس (مؽٌر االتجاه‪ /‬الفرش )‪ ،‬فٌبقى اتجاه التٌار الكلً ثابت‪،‬علما بان تؽٌر اتجاه تٌار عضو‬
‫االنتاج ٌحدث بمعدل (‪ )100‬مرة عند تردد مصدر(‪ )50Hz‬مما ٌؤدي إلى حركة عضو التدوٌر والعتلة‬
‫المرتبطة بها حاملة انابٌب السابل فً جهاز الطرد المركزي‪.‬‬
‫‪ 4-5-17‬موقف السرعة االلً ( ‪)Dynamic Breaker‬‬
‫عند اطفاء جهاز الطرد المركزي فان عضو التدوٌر (‪ٌ )Shaft‬ستمر بالدورا ن لفترة قصٌرة قبل‬
‫ان ٌتوقؾ‪ ،‬وهذا ؼٌر مرؼوب فٌه النه ٌؤدي إلى أنسكاب السوابل أو اٌذاء المشؽل فضال عن أمكانٌة‬
‫العدوى‪ ،‬لذا ٌوضع موقؾ الً الٌقاؾ دوران ا لمحرك عند قطع مصدر الطاقة; أما باستخدام مقاومة‬
‫ترتبط بمفتاح القطع ( ‪ )Off Switch‬ذي طرٌقٌن‪ ،‬فترتبط المقاومة عند االطفاء على التوازي مع‬
‫عضو االنتاج مما ٌجعل المحرك ٌبطا وٌتوقؾ بسبب الحمل الذي تولده المقاومة‪.‬أما فً المحرك‬
‫العام فؽالبا ما تستخدم مصدر فولتٌة مستمرة تربط الٌا عند ؼلق مفتاح التشؽٌل على التوازي مع ملفات‬
‫المحرك لتولد مجاال مؽناطٌسٌا ثابتا ٌسبب ابطاء سرعة المحرك ثم توقفه‪ .‬الشكل (‪ٌ )13-17‬وضح‬
‫كٌفٌة ربط المصدر المستمر(‪ )12V‬مع المحرك بمفتاح ذي طرٌقٌن عند االطفاء‪.‬‬
‫شكل‪ 13-17‬الدائرة الكهربا ئٌة للموقف االلً المستخدم فً المحرك العام‬
‫‪ 5-5-17‬السٌطرة على سرعة محرك جهاز الطرد المركزي (‪)Speed Control‬‬
‫للسٌطرة على سرعة المحرك العام فً جهاز الطرد ا لمركزي تستخدم دابرة الكترونٌة بسٌطة‬
‫تحتوي على مفاتٌح السٌطرة االلكترونٌة الداٌك (‪ )DIAC‬والتراٌك (‪ )TRIAC‬اللذٌن سبق ان‬
‫ودرستهما فً الفصول السابقة‪ ،‬كما موضح فً الشكل (‪ .)9-17‬عند تؽٌر قٌمة المقاومة المتؽٌرة (‪)R1‬‬
‫المتصلة مع الداٌك والمتسعة (‪ٌ )C1‬ؤدي إلى زٌا دة وتقلٌل زمن شحن المتسعة التً تحفز الداٌك عند‬
‫تفرٌػ شحنتها العطاء نبضة على بوابة الترا ٌك لقدحه لبدء التوصٌل واشتؽال المحرك عند الزمن‬
‫المحدد للموجة المتناوبة‪ ،‬وبالتالً إلى قٌمة القدرة المتناوبة التً تصل ا لمحرك فتسبب سرعته‪ ،‬علما‬
‫‪194‬‬
‫بأن التراٌك هو مفتا ح مفتوح ٌوصل فقط عند أستالمه نبضة من الدا ٌك لٌشتؽل بالتزامن مع الموجه‬
‫المتناوبة فإذا كانت الموجة كاملة ستعطً أكبر قدرة‪ ،‬وٌكون ا لمحرك بسرعته القصوى وتقل السرعة‬
‫كلما قلت القدرة بمقدار النقص بالموجة المتناوبة‪ .‬المقاومة (‪ )R2‬والمتسعة (‪ )C2‬المربوطتان فً‬
‫الدابرة االلكترونٌة هما لزٌادة قدرة الدابرة التً ٌحتاجها المحرك للدوران‪ ،‬وٌمكن ازالتهما عند‬
‫استخدام الدابرة للسٌطرة على شدة اضاءة مصباح متوهج (دابرة خافت ا لضوء)‪.‬‬
‫‪M‬‬
‫الشكل‪ 14-17‬الدائرة االلكترونٌة للسٌطرة على سرعة المحرك العام باستخدام المفاتٌح السلكونٌة‬
‫‪ 6-17‬جهاز قٌاس الطٌف )‪(Spectrophotometer‬‬
‫فً المختبرات السرٌرٌة هندا ك طلدب مسدتمر للقٌاسدات الكمٌدة‪ .‬وباسدتخدام الطدرق الكمٌدة‪ ،‬فدان‬
‫الكمٌة الحقٌقٌة للمادة ا لمجهولدة ٌمكدن كشدفها بدقدة‪ ،‬وهدذه هدً القا عددة للعدٌدد مدن التحلدٌالت المختبرٌدة‬
‫وباالخص المواد الكٌمٌاوٌة‪.‬هنا ك طدرق مختلفدة للقٌاسدات الكمٌدة وان ا حددى هدذه الطدرق ا لتكنٌكٌدة فدً‬
‫المختبرات هً القٌاسات الضوبٌة )‪ .(Photometry‬القٌاسات الضوبٌة‪ ،‬توظدؾ اللدون وتؽٌدره للكشدؾ‬
‫عن تركٌز المادة المجهولة فً داخل المحلول‪.‬‬
‫والضددوء هددو عب دارة عددن اصددطال ح ٌطلددق علددى الطاقددة االشددعاعٌة ذات اطددوا ل موجٌددة مربٌددة‪،‬‬
‫وٌسمى الطٌؾ الشمسً‪ .‬أو منا طق ؼٌر مربٌة مجأورة للمنطقة المربٌة‪ .‬وٌقاس الشعاع المربً بالطول‬
‫الموجً )‪ (Wave Length‬وٌرمز له ) ‪ (‬وٌسمى (لمدا) ووحدته (‪ (nm=10-9‬نانومٌتر‪.‬‬
‫اللون والطول الموجً‪:‬‬
‫ضوء النهار أو الضوء االبٌض هو خلٌط من الوان‪ .‬فإذا تشتت الضوء االبٌض أو أمتص جزبٌا‪،‬‬
‫فان مركبا ته سوؾ تكون مربٌة‪.‬‬
‫الضوء ا لمربً ٌعتمد على الطول الموجً المنبثق من الضوء‪ .‬ومثا ل على ذلك هو االلوان من القوس‬
‫قزح‪.‬‬
‫الكثٌر من المحالٌل لها خاصٌة أمتصا ص طول موجً محدد للضوء‪ ،‬ونفاذ الباقً من االطوال‬
‫الموجٌة‪ .‬هذه المحالٌل تظهر خواص محددة لاللوان‪ ،‬والتً تعتمد على الطول الموجً للضوء الذي‬
‫ٌمر خاللها‪.‬‬
‫عندما ٌمر الضوء فً مرشح‪ ،‬أو موشور‪ ،‬أو محزز حٌود سوؾ ٌتجزا إلى الوان الطٌؾ المربً‬
‫من البنفسجً إلى االحمر‪ ،‬لكن اللون عبا رة عن حزمة من االطوال الموجٌة المربٌة‪ .‬طٌؾ الضوء‬
‫‪195‬‬
‫المربً ٌبدا من )‪ (400nm‬والذي هو اللون البنفسجً إلى )‪ (700nm‬الذي هو اللون االحمر‪ ،‬واقل‬
‫من )‪ٌ (400nm‬سمى فوق البنفسجٌة )‪ (Ultraviolet‬واعلى من )‪ٌ (700nm‬سمى تحت الحمراء‬
‫)‪ (Infrared‬وهاتان االشعتان تكونان ؼٌر مربٌتٌن )‪.(Invisible‬‬
‫والشكل )‪ٌ (15-17‬مثل تقسٌمات الطول الموجً‬
‫شكل‪ٌ 15-17‬مثل الطول الموجً وانواع االشعة المرئٌة وغٌر المرئٌة‬
‫‪ 1-6-17‬االجهزة المستخدمة فً القٌاسات الضوئٌة‬
‫‪ -1‬جهاز المرشح الضوبً )‪(Filter Photometer‬‬
‫‪ -2‬جهاز الطٌؾ الضوبً )‪(Spectrophotometer‬‬
‫‪ -3‬جهاز األمتصاص الذري )‪(Atomic Absorbation‬‬
‫‪ -4‬جهاز اللهب الضوبً )‪(Flame Photometer‬‬
‫‪ -1‬جهاز الطٌف الضوئً )‪:(Spectrophotometer‬‬
‫هددو جهدا ز ٌسددتخدم لمعرفددة تركٌددز مددواد كٌمٌاوٌددة فددً المحالٌددل مثددل مصددل الدددم أو االدرارعددن‬
‫طرٌق تفاعل كٌمأوي ٌنتج لونا معٌنا له طول موجً معدٌن‪ ،‬وٌمكدن معرفدة التركٌد ز عدن طرٌدق تددرج‬
‫اللددون مددن الف داتح إلددى الؽددامق‪ ،‬حٌددث ٌكددون الؽددامق أكبددر تركٌددز مددن اللددون الف داتح; والشددكل )‪(16-17‬‬
‫ٌوضح انواعا مختلفة من اجهزة )‪ .(Spectrophotometer‬ان عمل الجهاز ٌكون بقراءة شدة الضوء‬
‫ا لمحلدول وٌسددمى أمتصداص )‪ (Absorbance‬وٌرمددز لدده )‪ (A‬النافدذ مددن خددالل المحلدول المددراد قٌداس‬
‫تركٌزه‪.‬اي ان الجهاز ٌقٌس أمتصاص الضوء النافذ من خالل‬
‫شكل ‪ 16-17‬مجموعة من اجهزة )‪(Spectrophotometer‬‬
‫‪196‬‬
‫أو ٌقددٌس النفاذٌددة وتسددمى )‪ (Transmittance‬وٌرمددز له دا )‪ (T‬وا لتددً تكددون بنسددبة مبوٌددة )‪ .(%‬وان‬
‫النفاذٌة هً عكس األمتصاص‪ ،‬فمثال عندما ٌكون األمتصاص )‪ (0‬تكون النفاذٌة )‪.(100%‬‬
‫وعندما ٌكون األمتصاص )‪ (‬تكون النفاذٌة )‪(0%‬‬
‫ولمعرفددة تركٌددز الم دادة المجهولددة )‪ (Sample‬مددن األمتص داص ٌجددب أسددتخدام م دادة معروفددة التركٌددز‬
‫واألمتصاص وتسمى المادة المرجعٌة )‪ (Standard‬وٌحسب التركٌز المجهول من المعادلة اآلتٌة‪:‬‬
‫)‪A( s‬‬
‫) ‪ C ( st‬‬
‫) ‪A( st‬‬
‫)‪(5-17‬‬
‫‪C ( s) ‬‬
‫حٌث ان‪ =C(s) :‬تركٌز المادة المجهولة‬
‫)‪ =A(s‬أمتصاص المادة المجهولة‬
‫)‪ =C(st‬تركٌز المادة المرجعٌة‬
‫)‪=A(st‬أمتصاص المادة المرجعٌة‬
‫حاوٌة المحلول المجهول التركٌز )‪:(Cuvette‬‬
‫لكً نقدٌس ا لتركٌدز للمحلدول ا لمجهدول ٌجدب وضدعه فدً حاوٌدة شدفافة تصدنع ؼالبدا مدن الزجداج‬
‫المصقول‪ ،‬وتكون ذات مقطع مربع لها طرفدان سدمٌكان متقدابالن‪ ،‬والطرفدان االخدران المتقدابالن قلدٌال‬
‫السمك‪ ،‬والذي ٌمدر الضدوء مدن خاللده‪ ،‬ونحسدب منده األمتصداص )‪ (A‬والمسدافة بدٌن الطدرفٌن القلٌلدً‬
‫السمك تكون ؼالبا بسمك )‪ (1cm‬وٌسمى طول الممر )‪.(Path Length‬‬
‫واذا لددم تسددتخدم اطٌداؾ الضددوء المربددً‪ ،‬واسددتخدمنا االشددعة الفددوق البنفسددجٌة‪ ،‬فٌجددب اسددتخدام حاوٌددة‬
‫للمحلول مصنوعة من الـدـ )‪ ;(Quartz‬الن هدذه االشدعة لهدا طاقدة عال ٌدة فبمدرور ا لدزمن سدوؾ تخددش‬
‫الزجاج‪ ،‬وٌبدا الضوء بالتشتت‪.‬‬
‫وهنداك ندوع اخدر مدن الحأوٌدات )‪ٌ (Cuvette‬صدنع مدن البالسدتك الشدفاؾ‪ ،‬وهدذا ا لندوع ٌسدتعمل لمدرة‬
‫واحدة النه سرٌع التخدش‪ .‬والشكل )‪ٌ (17-17‬مثل شكل الــ )‪.(Cuvette‬‬
‫شكل ‪ٌ 17-17‬مثل الــ )‪(Cuvette‬‬
‫‪197‬‬
‫مكونات جهاز الطٌف الضوئً‪:‬‬
‫فً الشكل )‪ (18-17‬رسم تخطٌطً لجهاز )‪ (Spectrophotometer‬والذي ٌتكون من‪:‬‬
‫‪ -1‬مصدددر االشددعاع‪ :‬وٌكددون أم دا مربٌ دا مددن مصددباح اعتٌ دادي‪ ،‬أو اشددعة فددوق ا لبنفسددجٌة مددن مصددباح‬
‫)‪ ،(Deuterium Lamp‬وٌكون االختٌار حسب نوع التحلٌل‪.‬‬
‫‪ -2‬المرشددحات األو لٌددة‪ :‬وتقددوم هددذه المرشددحات بدامرار مجموعددة معٌنددة مددن الحددزم لالطددوال الموجٌددة‪.‬‬
‫وهنالك ثالث مرشحات )‪ (Filter‬هً‪:‬‬
‫ا‪ -‬المرشددح االزرق‪ -:‬والددذي لدده القابلٌددة علددى امددرار االطددوال الموجٌددة لاللددوان (البنفسددجً والنٌلدددً‬
‫واالزرق واالخضر)‪.‬‬
‫ب‪ -‬المرشدح البرتقدالً‪ -:‬والدذي لده القابلٌدة علددى امدرار االطدوال الموجٌدة لاللدوان (االحمدر والبرتقدالً‬
‫واالصفر)‪.‬‬
‫المرشح االزرق والبرتقالً ٌمرر االطوال الموجٌة المربٌة مدن )‪ (400nm‬إلدى )‪ (700nm‬والتدً هدً‬
‫الضوء المربً من المصباح االعتٌادي‪.‬‬
‫ج‪ -‬المرشح البنفسجً الؽامق‪ -:‬والذي له القا بلٌة على إمرار حزمة األطوال الموجٌة الفدوق البنفسدجٌة‪،‬‬
‫وا لتدددً تكدددون ؼٌدددر مربٌدددة وتسدددتخدم مدددع مصدددباح )‪ (Deuterium Lamp‬والطدددول ا لمدددوجً لددده مدددن‬
‫)‪ (180nm‬إلى )‪.(400nm‬‬
‫‪ -2‬محدد الطول الموجً )‪:(Monochromator‬‬
‫وٌكون أما موشور )‪ (Prism‬أو محزز الحٌدود )‪ (Diffraction Grating‬والدذي ٌقدوم بفصدل‬
‫واختٌددار طددول مددوجً واحددد السددتخدامه فددً القٌدداس‪ .‬وطرٌقددة حركتدده تكددون حددول محددور متحددرك‪.‬‬
‫وللحصددول علددى طددول مددوجً محدددد ٌمددرر علددى قطعددة معدنٌددة ذات فتحددة مسددتطٌلة ضددٌقة تسددمى‬
‫(الشرٌحة) تكون كفٌلة بامرار طول موجً واحد وبنسبة )‪ (2nm‬عن الطول الموجً المحدد‪.‬‬
‫‪198‬‬
‫شكل ‪ 18-17‬المخطط لجهاز )‪(Spectrophotometer‬‬
‫‪ -4‬موضع الــــ )‪ -:(Cuvette‬هو عبدا رة عدن مسدند لوضدع )‪ (Cuvette‬وٌكدون دا خدل صدندوق مؽلدق‬
‫اسود اللون لمنع انعكاسات الضوء علٌه‪.‬‬
‫‪ -5‬المتحسس‪ -:‬هو الجزء الذي ٌستلم الضوء النافدذ مدن العٌندة )‪ (Sample‬وٌقدوم بتحوٌدل الضدوء إلدى‬
‫تٌار كهربابً ٌتنا سب مع تركٌز المحلول‪.‬‬
‫‪ -6‬عارضة البٌانات‪ -:‬وتكون من مقٌاس ذي مؤشر‪ ،‬أو شاشة رقمٌة‪ ،‬أو شاشة )‪ (LCD‬والتً تعرض‬
‫النتٌجة النهابٌة‪.‬‬
‫طرٌقة عمل الجهاز‪:‬‬
‫عند تشدؽٌل الجهداز سدوؾ ٌضدا المصدبا ح وٌمدر علدى عدسدة ألمدة لتركٌدز االشدعة وٌرسدل إلدى‬
‫الفلتددر األولددً لتحدٌددد الحزمددة مددن االطددوال الموجٌددة‪ ،‬وبعدددها ٌمددر علددى )‪ (Monocromator‬لتحدٌددد‬
‫الطول المدوجً المدراد اسدتخدامه‪ ،‬ثدم ٌمدر علدى العٌندة والتدً تكدون داخدل الـدـ )‪ ،(Cuvette‬ثدم ٌرسدل‬
‫الطول الموجً النافذ إلى المتحسس‪ ،‬وٌتحول الضوء إلى تٌار كهربابً وٌقرا على العارضة‪.‬‬
‫‪199‬‬
‫االعتناء بالجهاز‪:‬‬
‫‪ٌ -1‬جب وضع الجهاز بصورة ا فقٌة على سطح مستوي ثابت ؼٌر قابل لالرتجاج‪.‬‬
‫‪ٌ -2‬جب ان ٌكون ال )‪ (Cuvette‬نظٌؾ‪ ،‬وال توجدد طبعدات االصدابع‪ ،‬وال توجدد فقاعدات هوا بٌدة فدً‬
‫المحلول‪.‬‬
‫‪ٌ -3‬جب وضع الجهاز فً مكان جٌد التهوٌة النه ٌتالؾ من اجهزة ا لكترونٌة دقٌقة‪.‬‬
‫‪ 7-17‬جهاز الهٌموكلوبٌن )‪(Hb device‬‬
‫وهو جها ز مختبري ٌعمل على طول موجً مقداره )‪ ،(λ=540 nm‬وهو لقٌاس نسبة‬
‫الهٌموكلوبٌن بالدم‪ ،‬وعمل الجهاز مشابه لعمل جهاز )‪ (Spectrophotometer‬جهاز الطٌؾ‬
‫الضوبً‪ ،‬وهو اكثر دقة لكونه جهاز تخصصً لقٌاس الهٌموكلوبٌن ‪ ،‬والموضح صورته فً الشكل‬
‫(‪.)19-17‬‬
‫الشكل (‪ ) 19-17‬جهاز قٌاس الهٌموكلوبٌن المختبري‬
‫‪ 1-7-17‬عمل الجهاز‬
‫هو جها ز مصمم بحٌث تبقى شدة اضاءة المصباح ثابتة لؽرض الحصول على النتابج الدقٌقة‬
‫للتحالٌل ‪ .‬وسوؾ نتطرق إلى االنواع القدٌمة والحدٌثة لمجهز القدرة )‪ (Power Suplly‬للجهاز‪ ،‬وكلها‬
‫تصب فً ا لسٌطرة على فولتٌة المصباح‪ ،‬والتً تؤدي إلى الدقة وكاآلتً‪:‬‬
‫‪ -1‬البطارٌات‪:‬وتستعمل فً االجهزة المتنقلدة‪ ،‬وتكدون مدن الندوع القا بدل للشدحن(‪.)Rechargeable‬‬
‫نوع البطارٌات ا لمستخدمة هً نٌكل – كادٌوم )‪ ، (Ni-Cd‬ولكن هدذه اال جهدزة محدددة بتٌدارات‬
‫واطبة‪ ،‬وهذا ٌعنً قلة الدقة‪ .‬ان استعمال هذه االجهزة فً الوقت الحالً قلٌل جددا فدً مختبدرات‬
‫التحلٌالت المرضٌة ‪ ،‬واكثر استخداماتها فً المناطق التً ال ٌتوفر فٌها الكهرباء‪.‬‬
‫‪ -2‬محوالت الفولتٌة الثابتة ‪ٌ (Transformer):‬ستخدم هذا ا لنوع من مجهزات القدرة فً‬
‫المستشفٌات والمراكز الصحٌة‪ ،‬وٌتمٌز هذا النوع من مجهزات القدرة بانه حساس للتؽٌرات‬
‫التً تطرا على الفولتٌة أو التردد‪ ،‬وهذا ٌؤدي إلى ان النتا بج ؼٌر دقٌقة وصحٌحة‪.‬‬
‫‪ -3‬مجهز القدرة االلكترونً‪ٌ :‬ضاؾ جهاز لتثبٌت الفولتٌة )‪ (Stabilizer‬وهو النوع المستخدم فً‬
‫االجهزة ا لحدٌثة وبذلك تكون النتابج اكثر دقة‪.‬‬
‫‪200‬‬
‫بعد ان تمت السٌطرة على الفولتٌة المجهزة للمصباح‪ٌ ،‬جب معرفة مواصفات المصباح المستخدم‬
‫فً الجهاز وكاآلتً‪:‬‬
‫‪ٌ ‬جب ان ٌعطً حزمة ثابتة وضٌقة من الضوء قدر األمكان‪.‬‬
‫‪ ‬مصمم المصبا ح بحٌث عند تبدٌله ٌكون على نفس كاالستقامة بالنسبة للشعاع المنبعث ‪،‬‬
‫وٌكون المصباح ا لمستبدل من نفس النوع‪.‬‬
‫‪ٌ ‬عطً المصباح طاقة ضوبٌة اكثر من الطاقة الحرارٌة حتى التتاثر العٌنة المراد اختبارها‪.‬‬
‫بعد ذلك ٌمرر الضوء على العدسات الألمة‪ ،‬والتً تقوم بجمع الضوء وتركٌزة‪ ،‬وٌمرر الضوء‬
‫إلى الفلترالضوبً الذى ٌمرر اللون االخضر فقط‪ ،‬وٌحجب باقً االلوان‪ ،‬وهو ذو طول موجً (‪540‬‬
‫نانو متر) ‪،‬وفً بعض االجهزة ٌضاؾ فلترحراري فً مسار الحزمة الضوبٌة قرٌبا من الضوء لحماٌة‬
‫الفلتر الضوبً من تاثٌر الحرارة‪ ،‬وكذلك حماٌة العٌنة المراد تحلٌلها‪ .‬أما الؽالق (منظم الفتحة) )‪(Slit‬‬
‫ فنقوم بتجمٌع الضوء لؽرض اسقاطة على العٌنة )‪ (Sample‬المراد تحلٌلها ‪ ,‬ان الضوء الذي ٌمر‬‫من خالل ا لعٌنة ٌمر على خلٌة ضوبٌة )‪ (Photo Cell‬التً بدورها تقوم بتحوٌل الضوء الساقط علٌها‬
‫إلى اشارة كهربابٌة ولكنها ضعٌفة تكبر بواسطة المكبر )‪ ،)Amplifier‬ثم االشارة إلى الكاشؾ‬
‫)‪ (Detector‬ومن الكاشؾ إلى المقٌاس )‪ ، (Meter‬وتمثل قراءة المقٌاس نسبة الهٌموكلوبٌن مباشرة‪.‬‬
‫والشكل (‪ )20-17‬المخطط الكتلً لجهاز قٌاس ا لهٌموكلوبٌن فً الدم‪.‬‬
‫شكل ‪ 20-17‬المخطط الكتلً لجهاز قٌاس الهٌموكلوبٌن فً الدم‬
‫‪201‬‬
‫‪ 8-17‬جهاز قٌاس الحامضٌة )‪(PH Meter‬‬
‫قٌاس الحامضٌة )‪ (PH‬هو تقنٌة تحلٌلٌة مهمة‪ ،‬وهً تستخدم على اساس ٌومً فً مجموعة‬
‫واسعة من التطبٌقات التً تقوم القرارات على هذه النتابج‪،‬وٌمكن ان تكون لها عواقب واسعة النطاق‬
‫فً مجاالت مثل السالمة‪ ،‬والصحة وسالمة االؼذٌة والمنتجات وحماٌة البٌبة‪.‬‬
‫وهو جهاز ٌستخدم لقٌاس حأمضٌة أو قاعدٌة المحلول من خالل التركٌبات الكٌمٌابٌة المختلفة‬
‫[‪،‬‬
‫‪ ،‬بصورة مطلقة فان المحلول ذا الطبٌعة الحامضٌة ٌحتوي على اؼلبٌة الٌونات الهٌدروجٌن ]‬
‫وكمٌة قلٌلة من اٌونات الهٌدروكسٌد ] 𝑂[ القا عدٌة‪،‬بٌنما المحالٌل ذات الطبٌعة القاعدٌة فانها‬
‫[‪.‬‬
‫تحتوي على نسبة ا على من اٌونات الهٌدروكسٌد القاعدٌة قٌاسا باالٌونات الحامضٌة ]‬
‫لقد اثبت علمٌا ا ن فً درجة الحرارة الطبٌعٌة ( ‪ٌ (25‬كون تقسٌم المؤشر للجهاز بٌن الصفر‬
‫(‪ )0‬كادنى قراءة و(‪ )14‬كاعلى قراءة ممكنة للمقٌاس‪ ،‬وهذا ٌعنً ان درجة الحرارة لها تاثٌر على‬
‫نتٌجة التحلٌل ‪ ،‬أما النقطة الوسطٌة للمقٌاس (‪ )7‬تمثل المحلول المتعادل (اي ان المحلول الحأمضً‬
‫وال قاعدي بل متعادل) ‪،‬وٌمكن اعتبار الماء المقطر محلوال متعادال (اي المؤشر على ‪ ، )7‬وتكون‬
‫قراءة ا لمؤشر للمحلول القاعدي المركز(‪ )%100‬على ‪، 14‬وتكون قراءة المؤشر للمحلول الحامضً‬
‫المركز(‪ )%100‬على الصفر‪،‬وتكون قٌمة ال]‪ [PH‬لدم االنسان الطبٌعً‪:‬‬
‫‪7.34‬‬
‫‪7.43‬‬
‫المدى الطبٌعً‬
‫الشكل ‪ٌ 21-17‬وضح جهاز قٌاس الحامضٌة )‪(PH Meter‬‬
‫‪202‬‬
‫‪ 1-8-17‬مبدأ العمل‬
‫عندما ٌمر التٌار الكهربابً المضاؾ الٌه الصودا الكأوٌة ٌصبح الماء ذات موصلٌة للكهرباء‬
‫جٌدة وٌتحلل الماء إلى مركباته االساسٌة وهً الهٌدروجٌن واألوكسجٌن‪ ،‬وان اٌونات الهٌدروجٌن‬
‫‪ .‬موجبة فتتجه إلى القطب السا لب‪.‬وبذلك سوؾ تتحرر الكترونات وٌنطلق ؼاز الهٌدروجٌن النقً‪.‬‬
‫المحلول القاعدي االقوى سٌطلق اٌونات اكثر اي ان القوة الدافعة الكهربابٌة اكثر عند االقطاب‪،‬وٌمكن‬
‫قٌاس هذه القوة الدافعة الكهربا بٌة لمعرفة القٌمة القا عدٌة للمحلول‪.‬وكمثال لما سبق توضٌحه فان‬
‫كلورٌد الهٌدروجٌن )‪ (HCL‬اقوى من حأمض الخلٌك )‪ (CH3COOH‬بسبب تولٌد اٌونات موجبة‬
‫فً الحامض األول اكثر من الحامض الثانً‪.‬‬
‫‪203‬‬
‫اسئلة الفصل السابع عشر‬
‫‪ – 1‬اذكر انواع المجاهر‬
‫‪ –2‬عدد اجزاء المجهر الضوبً ا لمركب مع رسم احد انواعه؟‬
‫‪ –3‬اذكر وظٌفة كل من‪- :‬‬
‫العدسات الشٌبٌة‪ ،‬العدسات العٌنٌة ‪،‬المكثؾ‪ ،‬المراة أو المضًء‪.‬‬
‫‪ –4‬وضح كٌفٌة تكون الصورة فً جهاز المجهر‬
‫‪ -5‬وضح كٌفٌة ضبط المجهر‪.‬‬
‫‪ –6‬عرؾ ما ٌلً‪ :‬الحجاب الحدقً‪ ،‬مفاتح الضبط الدقٌق‪ ،‬مفاتح الضبط التقرٌبً‬
‫‪ –7‬كٌؾ ٌمكن حساب قوة التكبٌر الكلٌة للمجهر؟‬
‫‪ – 8‬وضح عمل انً‪ٛ‬ضاٌ انً‪ٛ‬كبَ‪ٛ‬ك‪ ( ٙ‬انً‪ٛ‬ضاٌ رٔ انكفز‪) ٍٛ‬‬
‫‪ – 9‬وضح عمل انً‪ٛ‬ضاٌ انكٓشٔي‪ٛ‬كبَ‪ٛ‬ك‪( ٙ‬كفخ ٔاؽذح)‬
‫‪10‬عرؾ كل مما ٌأتً‪-:‬‬
‫سرعة الطرد المركزي‪ -‬جهاز الطرد المركزي‪ -‬المحرك العام‪ -‬مفاتٌح أمان المحرك‬
‫‪ -11‬ما هو مبدا عمل المحرك العام؟‬
‫‪ -12‬عدد اجزاء المحرك العام مع شرح موجز لكل نوع‬
‫‪ -13‬لماذا ٌفضل استخدام المحرك العام فً اجهزة الطرد المركزي؟‬
‫‪ -14‬عدد اجزاء جهاز الطرد ا لمركزي مع شرح موجز الثنٌن منها‬
‫‪ -15‬كٌؾ ٌتم اٌقاؾ المحرك العام‪ ،‬ارسم الدابرة مع الشرح؟‬
‫‪ -16‬ارسم مع الشرح دابرة مؽٌر السرعة‬
‫‪ -17‬كٌؾ ٌتم فصل الدقابق العالقة فً السابل باستخدام جهاز الطرد المركزي؟‬
‫‪ -18‬كٌؾ ٌعمل المؤقت المٌكانٌكً؟‬
‫‪ -91‬عرؾ اآلتً‪ :‬الطٌؾ الضوبً‪ ،‬جهاز الطٌؾ الضوبً‪ ،‬األمتصاص‪ ،‬النفاذٌة‪ ،‬محزز‬
‫الحيود‪،‬الضوء‪ ،‬الفالتر‬
‫‪ -02‬ما فابدة الموشور أو محزز الحٌود فً جهاز الطٌؾ الضوبً‬
‫‪ -21‬ماذا ٌحدث لو أم تص طٌؾ ضوبً واحد من الضوء المربً؟‬
‫‪ -22‬لماذا ٌوجد مصباح للضوء المربً‪ ،‬ومصباح ( ‪ )uv‬فً جهاز الطٌؾ الضوبً؟‬
‫‪ -23‬ارسم المخطط الضوبً لجهاز الطٌؾ الضوبً‪.‬‬
‫‪ - 24‬أشرح مبدا عمل جهاز قٌاس الهٌموكلوبٌن‪.‬‬
‫‪ – 25‬أشرح مبدا عمل جهاز قٌاس الحامضٌة‪.‬‬
‫‪204‬‬
Download