الهندسةهندسة الاتصالات

مضخم الدفع والسحب في الاتصالات Push-pull Amplifier 

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو مضخم الدفع والسحب؟
  • مخطط الرسم البياني لمضخم الدفع والسحب
  • كيفية عمل مضخم الدفع والسحب
  • مزايا مضخم الدفع والسحب
  • عيوب مضخم الدفع والسحب
  • تطبيقات مضخم الدفع والسحب

عندما زادت الحاجة إلى اتصالات صوتية بعيدة المدى، خلقت الحاجة إلى زيادة اتساع الإشارات الكهربائية لنقلها عبر مسافات طويلة، كما تبنت الإدارات مثل الهاتف والتلغراف والإرسال المزدوج طرقاً مختلفة للإشارات بشكل كبير، لكن النتائج بقيت غير مرضية.

 

ما هو مضخم الدفع والسحب؟

 

مضخم الدفع والسحب: هو نوع من مضخم الطاقة، ويحتوي على زوج من الأجهزة النشطة مثل زوج تكميلي من الترانزستورات، حيث يقوم أحد الترانزستور بتزويد الطاقة للحمل من مصدر الطاقة الموجب بينما يقوم الآخر بإمداد التيار من الحمل إلى الأرض.

 

تُعد مكبرات الصوت هذه أكثر كفاءة من مضخمات الفئة “A” أحادية النهاية، والترانزستورات الموجودة في هذا مكبر الصوت هي مضادة على مراحل، ويتم تقديم الفرق بين مخرجات هذين الترانزستورين للحمل كما يتم التخلص من التناسقات المنتظمة الموجودة في الإشارة، وتقلل هذه الطريقة من التشوه الموجود في الإشارة بسبب المكونات غير الخطية.

 

تسمى هذه المضخمات بمضخمات الدفع والسحب؛ لأنّ أحد الترانزستورات يدفع التيار في اتجاه واحد بينما يسحب الآخر التيار في اتجاه آخر، وفي مضخم الدفع والسحب يعمل أحد الترانزستور خلال النصف الموجب لدورة الإشارة، بينما يتفعل الآخر أثناء النصف السالب، كما يتمثل المعيار الرئيسي لهذا التصميم في توفير دائرة عالية الكفاءة مع الحد الأدنى من التشوهات وتبديد الحرارة المنخفض ممّا يقلل من استعمال المشتت الحراري.

 

ولكن هناك بعض الحالات التي تكون فيها مكبرات الصوت هذه عرضة للتشوهات التوافقية، وبناءً على متطلبات الدائرة يجب اختيار مكبرات الصوت، وفي عام 1912م تم إظهار مكبرات الصوت لأول مرة، وهذه هي الأجهزة التي يمكن أن تتضخم لزيادة قوة إشارة الإدخال، وفي مكبرات الصوت الأولية تم استعمال الأنابيب المفرغة التي تم تغييرها لاحقاً بالترانزستورات في الستينيات.

 

هناك أنواع كثيرة من مكبرات الصوت تعتمد على الدوائر النشطة المستعملة في إنشائها، وبناءً على تشغيلها وما إلى ذلك، كما تم إنشاء مضخم الطاقة لزيادة الطاقة المتوفرة للحمل، ومضخم الدفع والسحب هو أحد مضخمات الطاقة.

 

مخطط الرسم البياني لمضخم الدفع والسحب:

 

تتضمن دائرة مضخم الدفع والسحب على ترانزستورين “NPN” وترانزستور “PNP” كأجهزة نشطة، وهذه الترانزستورات هي ضد المراحل، كما يصبح أحد الترانزستور متحيزاً للأمام أثناء دورة النصف الموجبة للإشارة، بينما الآخر خلال النصف السلبي من الدورة، ولتقسيم إشارة الإدخال إلى إشارتين متماثلتين “180 درجة” خارج الطور.

 

يتم استعمال محول اقتران مركز التجمع “T1” عند مصدر مكبر الصوت، كما يمكن تصميم هذا مكبر الصوت في تكوينات مختلفة، مثل مضخمات الدفع والسحب من “Class A” و”Class B” و”Class AB” الدوائر المصممة لهذه الفئات مختلفة.

 

أولاً: مخطط الدائرة لمضخم الدفع والسحب من “Class A”:

 

يحتوي مضخم الصوت من “Class A” على ترانزستورين متطابقين “Q1” و”Q2″، والمحطات الطرفية الباعثة لهذين الترانزستورات متصلة ببعضها البعض، كما تُستعمل المقاومات “R1″ و”R2” لتحيز الترانزستورات حيث يُعد أن يكون أحد الترانزستور متحيزاً للأمام خلال الدورة النصف الموجبة للإشارة، بينما الآخر خلال نصف الدورة السلبية.

 

 

يتم توصيل طرفي المجمع لهذين الترانزستورين بطرفين الملف الأولي لمحول الإنتاج “T2″، كما ترتبط نهايات القاعدة لهذين الترانزستورات بالملف الثانوي لمحول الإدخال “T1″، حيث يتم توصيل مصدر الطاقة بين الصنبور المركزي للوحدة الأساسية لـ “T2” وتقاطع الباعث في “Q1” و”Q2″، كما يتم إرفاق الحمل بالثانوية للمحول “T2″، حيث ينتج التيار الهادئ من “Q1″ و”Q2” في الاتجاه المعاكس عبر نصفي الابتدائي لـ “T2″، وهذا ينهي التشبع المغناطيسي في الدائرة.

 

ثانياً: مخطط الدائرة لمضخم الدفع والسحب من “Class B”:

 

لا تتوفر مقاومات انحياز “R1″ و”R2” في مضخم “Class B”، حيث يكون الترانزستوران متحيزان عند نقاط القطع، كما لا تستهلك الترانزستورات أي طاقة أثناء الظروف المثالية، وبالتالي فإنّ كفاءة مضخم الدفع والسحب من “Class B” أعلى من مضخم الدفع والسحب من “Class A”.

 

ثالثاً: مخطط الدائرة لمضخم الدفع والسحب من “Class AB”:

 

تشبه هذه الدائرة مضخم الدفع والسحب من”Class A”، ولكن على عكس “Class A” في “Class AB” يتم تحديد قيم المقاوم المنحاز، بحيث يكون الترانزستورات “Q1″ و”Q2” يعملان فوق قيم القطع في الفولتية كما يقلل هذا الترتيب من الوقت الذي سيتم فيه إيقاف تشغيل الترانزستورات في نفس الوقت، وبالتالي يتم تخفيض التشوه المتقاطع في مكبر الصوت من “Class AB”.

 

كيفية عمل مضخم الدفع والسحب:

 

يمكن لمرحلة ناتج مكبر الصوت أن تدفع التيار في كلا الاتجاهين من خلال الحمل، كما يتضمن على اثنين من الترانزستورات المضادة للطور “Q1” و”Q2″، ويجزء محول اقتران الإدخال “T1” إشارة الإدخال إلى نصفين متطابقين، وكل “180 درجة” خارج الطور، حيث يسير ترانزستور واحد للأمام عن طريق دورة نصف موجبة “+” وينقل التيار، ويبقى الترانزستور الآخر متحيزاً عكسياً أثناء دورة النصف الموجبة.

 

كما ينعكس هذا الأسلوب عندما يتم استعمال نصف الدورة السلبية على الترانزستورات، حيث يتدفق تيارات المجمع “I1″ و”I2” من “Q1″ و”Q2” في نفس الاتجاه، وعن طريق النصفين المقابلين للمحول الأولي “T2″، حيث يعمل هذا على ناتج مضخم لإشارة الإدخال في المرحلة التابعة لمحول “T2” وبالتالي فإنّ التيار خلال المرحلة الثانوية من “T2” هو الفرق بين التيارات المجمعة للترانزستورات.

 

مزايا مضخم الدفع والسحب:

 

ناتج مضخم الدفع والسحب هو الفرق بين تيارات المجمع للترانزستورات، حيث يزيل التوافقيات في الإخراج، كما تقلل هذه الطريقة أيضاً من التشويه، حيث يتميز مكبر الصوت من “Class B” بكفاءة عالية ويمكن أن يعمل في ظروف محدودة لتزويد الطاقة، كما يتضمن مكبر الصوت من “Class B” على دوائر بسيطة ولا يتضمن ناتجه حتى على التوافقيات، حيث يتم تخفيض التشوه المتقاطع في مكبرات الصوت من “Class AB”.

 

بهذه الطريقة، يتمتع مكبر الصوت بالدفع والسحب بالعديد من المزايا من حيث تحقيق الكفاءة وطاقة الناتج المولدة، ولكن الشرط الذي يجب استيفاءه لهذا النوع من المكبرات هو أنّ الترانزستورين اللذين يتم استخدامهما في هذه الحالة بصرف النظر عن كونهما متممين، كما يجب أن يكونا متطابقين في الخصائص وإلّا يتم تضخيم النصفين الموجبين والسالبين للدورات بشكل فردي بدلاً من تقليل التشوه يميل إلى زيادة قيم التشويه.

 

عيوب مضخم الدفع والسحب:

 

  • يجب أن تكون الترانزستورات متطابقة لإنتاج تضخيم متساوٍ.

 

  • التنصت على المركز مطلوب للمحولات.

 

  • المحولات ضخمة ومكلفة.

 

تطبيقات مضخم الدفع والسحب:

 

  • تستخدم هذه المكبرات في أنظمة التردد اللاسلكي.

 

  • في الأنظمة الرقمية، تُستخدم مكبرات الصوت هذه نظراً لتكلفتها المنخفضة وتصميمها الأصغر.

 

  • تستخدم هذه لتضخيم الصوت على التلفاز والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر.

 

  • في أنظمة الاتصالات بعيدة المدى التي تتطلب تشويشاً منخفضاً، يتم استخدام مكبرات الصوت هذه.

 

 

  • في أنظمة الطاقة الإلكترونية، يتم استخدام مضخمات الدفع والسحب.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications Simon HaykinData Communication and Computer NetworkAndreas F. Molisch /WIRELESS COMMUNICATIONSTheory and Problems of Signals and Systems/Hwei P. Hsu, Ph.D.Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition/JOHN M. SENIOR

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى