التوصيف العام
الغاية من هذا المقرّر هو اكتساب الأفكار التي تؤهل الطالب فهم العناصر التماثلية، وتشمل الموضوعات الرئيسة والضرورية لدراسة الدارات الإلكترونية.
سيتم دراسة العناصر الفعالة الثلاث الرئيسة بشكل وجيز وهي: الديود، والترانزستور MOS، والترانزستور BJT. على أي حال، علينا أن ندرس عمل العنصر، وخواصه المميزة، وتطبيقاته الرئيسة.
بما أن الهدف الأساس من الدارات الإلكترونية هو معالجة الإشارات، فإن فهم الإشارات، وتوصيفها في مجال الزمن وفي مجال التردد، وتمثيلها كإشارات تماثلية أو رقمية هو أمر ضروري جداً. سيجري دراسة الوظيفة الأكثر شيوعا في معالجة الإشارات ألا وهي التضخيم، وخصائص المضخمات.
بالإضافة إلى الديودات والترانزستورات التي هي العناصر الإلكترونية الرئيسة, سندرس أيضاً مضخمات العمليات. وإن لم يكن مضخم العمليات بالمفهوم الدقيق عنصراً إلكترونياً، غير أنه متوفر تجارياً على هيئة دارة متكاملة (Integrated Circuit) ومعرف جيداً بخصائص مداخله ومخرجه. يجعل منه السلوك المثالي تقريبا لمداخله ولمخرجه عنصراً رئيساً يدخل في تصميم الدارات الأكثر تعقيداً، وهو ما نتعامل معه في هذه المادة دون أي معرفة لبنيته الداخلية.
تتضمن معظم النظم الإلكترونية شكلاً من أشكال دارات التغذية الراجعة. سندرس البنية العامة لمضخم التغذية الراجعة السالبة والمبدأ الرئيس الذي يوضح عمله. ومزايا المضخم بوجود التغذية الراجعة السالبة, وأيضاً تشكيلاته الأربع الممكنة: مضخم الجهد, ومضخم التيار, ومضخم نقل التوصيلية المتبادلة, ومضخم نقل المقاومة.
سندرس فئة هامة من الدارات الإلكترونية: المرشحات والمهتزات. كلا الموضوعين لديه تطبيق ما على مستوى النظم. وهو مثال توضيحي لكلا النوعين للتغذية الراجعة السالبة والموجبة.
تظهر الحاجة عادة, في تصميم النظم الإلكترونية، لإشارات من مختلف أشكال الموجات كالإشارات الجيبية، والمثلثية، والمربعة، وغيرها. لذلك سيتم دراسة توليد هذا النوع من الإشارات.
يعد هذا المقرر مقرر شرطي مسبق لمقررات مبادء الاتصالات ومعالجة الإشارة.
المحصّلات التعليميّة المرجوّة:
- استيعاب المفاهيم الرئيسة في الدارات الإلكترونية المتعلقة بالإشارات وتضخيمها.
- فهم الخواص المميزة لمضخم العمليات واستعماله كمكون أساس في الدارات الإلكترونية والتعرف على أهم تطبيقاته.
- فهم أساسيات أنصاف النواقل وانعكاسها على فهم مبدأ عمل الديود, وخصائصه المميزة وبعض أهم تطبيقاته.
- فهم مبدأ عمل الترنزستور MOS, وخصائصه المميزة وأهم تطبيقاته.
- فهم مبدأ عمل الترنزستور BJT, وخصائصه المميزة وأهم تطبيقاته.
تعرف البنية العامة لمضخم التغذية الراجعة, والمبدأ الرئيس الذي يوضح عمله.
- توصيف المرشح عن طريق تابع النقل, وتصنيفه عن طريق معرفة مجال التمرير, ومجال المنع. تعريف مرشح عن طريق تابع التحويل الذي يوافق مواصفات معينة, بما فيه استعمال النموذجين المشهورين للمرشحات كمرشح بيترورث, ومرشح تشيبتشيف.
- تعرف المضخمات الترانزستورية المولفة المستعملة في تطبيقات الترددات الرديوية.
- فهم المبادئ الرئيسة لدارات المهتزات التي تولد إشارات جيبية، وكيفية جمع مضخمات العمليات مع العناصر غير الفعالة لبناء دارات المهتزات. وفهم كيفية وصل المهتز ثنائي الاستقرار بحلقة تغذية راجعة مع مضخم عمليات مكامل لتنفيذ مولد موجات مربعة ومثلثية.