الفيزياء

التحكّم في التردّد

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

عندما يكون ديودٌ ما في حالة انحياز معكوس، تمتلك منطقةُ النضوب عند الوصلة N-P خصائصَ عازلة كهربائياً تجعل من الصمام الثنائي يسلك سلوك مكثّفة. يعتمد مقدار عرض هذه المنطقة على عدة عوامل، تتضمَّن فولطيّة الانحياز المعكوس.

طالما بقي الانحياز المعكوس أقلّ من فولطيّة الانهيار، فإنه من الممكن تغيير مقدار عرض منطقة النضوب من طريق تغيير الانحياز، وهذا يؤدّي إلى تغييرٍ في سعة مكثّفة الوصلة.

وهذه السعة –التي نادراً ما تصل قيمتها إلى أكثر من بضعة بيكوفارادات- تتغيَّر بشكلٍ متناسبٍ عكسياً مع الجذر التربيعي لفولطيّة الانحياز المعكوس.

يجد صمام فاراكتور الثنائي – والذي ذكرناه سابقاً في هذا الفصل – "موقعه المفضل Niche" في دارة تُدعى الهزّاز المُتحكَّم فيه بواسطة الفولطيّة  (VCO).

 

يوضِّح الشكل 5-13 دارة ذاتية – مكثّفة (محث – سعة LC) مولَّفة بالفولطيّة على التوازي تستعمل فاراكتوراً واحداً. مع تأرجح فولطيّة الانحياز المعكوس عبر الفاراكتور، تقوم سعة مكثّفة الوصلة بنفس الشيء.

وهذه الظاهرة تؤثِّر على التردّد الطنيني للدارة ذاتية – مكثّفة، ونتيجةً لذلك على التردّد الذي يولِّد وفقه الهزّاز خرجَه. تمنع المكثّفةُ الثابتةُ – والتي يجب أن تتجاوز قيمةُ سعتها بكثير قيمةَ سعة الفاراكتور – وشيعة المحث من "قصر" مصدر فولطيّة التحكّم.

فكرة مفيدة: الرمز الترسيمي لصمام الفاراكتور الثنائي فيه خطّان اثنان – وليس خطّاً واحداً – من جهة المهبط. وهذا للتأكيد على حقيقة أنّ التأثير التكثيفي لمنطقة النضوب هو الذي يُستعمَل، وليس خاصّية "التيّار وحيد الاتجاه" للوصلة N-P.

 

مسألة 5-3

لنفترض أننا طبَّقنا إشارتين -الأولى تردّدها 3500 ميغا هرتز والأخرى تردّدها 12500 ميغا هرتز- على دخل خلاّط إشارات. ما هي تردّدات إشارة الخرج التي سوف نحصل عليها، مع إهمال أيّ دخل يقوم "بالتسرّب"؟

الحل:

تساوي تردّدات الخرج إمّا مجموع أو الفارق بين تردّدي إشارتَي الدخل.

وفي مثالنا هذا، لتكُن f1 = 3500 ميغا هرتز و f2 = 12500 ميغا هرتز، عندها يكون لدينا:

f_ = f2f1

=12500-3500

=9000 MHz

f+ = f2 + f1

=12500+3500

=16000 MHz

 

مسألة 5-4:

تصوَّر أننا نريد أن نصمِّم دارةَ خلاّطٍ سوف تسمح باستقبال الإشارات الراديوية على امتداد حيز متواصل من 3500 ميغا هرتز إلى 4000 ميغا هرتز. ما هو حيز التردّدات التي يجب أن تكون للهزّاز المحلي إذا كنّا نريد أن نولِّد إشارةَ تردّد-فارق قيمتُه ثابتةٌ عند 9000 ميغا هرتز؟

الحل:

يجب أن نحصل على إشاراتِ دخلٍ يكون الفارقُ بين تردّداتها f2f1 يساوي دائماً 9000. لنفترض أنّ f1 يمثِّل تردّد الإشارة التي نريد أن "نسمعها".

يمكن لهذا التردّد أن يأخذ قيمةً ما بين 3500 ميغا هرتز و4000 ميغا هرتز. يجب على تردّد الهزّاز المحلي f2 أن يزيد على f1 دائماً بمقدار 9000 ميغا هرتز، إذا كنّا نريد أن نحصل على خرج فارق عند 9000 ميغا هرتز.

لذلك يجب أن يكون حيز الهزّاز المحلي القابل للتوليف محصوراً بين قيمة دنيا هي 9000 + 3500 = 12500 ميغا هرتز وقيمة أعظمية هي 9000 + 4000 = 13000 ميغا هرتز.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪أول فضيحة بحثية كبيرة حول الجائحة
قلم:       كيلي سيرفيك ومارتين إينسرينك
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
كان من الواضح جدًا أنها نتيجة مهمة: الأدوية المضادة للملاريا Anti-malarial التي روّج لها البيت الأبيض كعلاجات محتملة لكوفيد-19 COVID-19 كانت تبدو غير فعالة، بل قاتلة بكل ما للكلمة من معنى. ففي 22 من مايو نشرت دراسة في دورية ذي لانسيت The Lancet استُخدمت فيها سجلات مستشفى حصلت عليها شركة تحليل بيانات غير مشهورة تدعى سيرجيسفير Surgisphere ، وكانت النتيجة أن مرضى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العلماء يضعون بلازما دم الناجين من كوفيد-19 تحت الاختبار
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية ساينس Science لكوفيد-19 يمولها مركز بوليتزر Pulitzer Center
في 13 مارس، في الوقت الذي كانت فيه جائحة كوفيد-19 COVID-19 تتنامى والأدوية صعبة المنال، نشر أرتورو كاساديفال Arturo Casadevall، الاختصاصي بالأمراض المعدية من جامعة جونز هوبكنز Johns Hopkins University ما يعتبره ربما أكثر الأوراق العلمية من حيث الأهمية في حياته المهنية الطويلة في دورية الأبحاث الإكلينيكيةThe ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪المراصد الفلكية وآلاتها في التراث العلمي العربي
. سائر بصمه جي
كنا نعتقد حتى عهد قريب أننا أحطنا علماً بكل إسهامات العلماء العرب والمسلمين وإنجازاتهم في علم الفلك، لكن الاكتشافات الحديثة لا تؤكد ذلك؛ ثمة عشرة آلاف مخطوطة فلكية لاتزال موجودة على رفوف المكتبات والمساجد وعند المهتمين بالتراث العلمي العربي، وهناك أيضاً الكثير من الآلات الفلكية التي تحتاج منا إلى جهد حثيث لنكشف النقاب عن ميزاتها وفوائدها. ولعل علم الفلك هو الأوفر حظاً بين العلوم الأساسية الذي توافر له الدعم الحكومي والشعبي ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪حلم الأهل بطفل عبقرييحرّك سوقاً مخادعة
. أحمد مغربي
«من دون حدود» Limitless: من الذكاء الخارق المتجاوز لكل الحدود، جرى اشتقاق عنوان هذا الفيلم الهوليوودي، الذي حقّق أرقاماً كبيرة على شبابيك التذاكر قبل عامين. يمكن عرض قصّة الفيلم بكلمات قليلة. ثمّة كاتب فاشل، وموظف غير كفء، ورجل يفشل في استمالة أي أنثى، يطرد من عمله، و تهجره حبيبته. ثم يتعرف البطل مصادفة إلى عالِم يجري تجارب من نوع خاص. يقنع العالِم هذا الشخص الفاشل بأن يتناول دواءً مازال قيد التجربة، بدعوى قدرة هذا العقار ... (قراءة المقال)