تقييد السعة

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

تبلغ فولطيّة العبور نحو الأمام في ديودٍ أساسُه من الجيرمانيوم حوالي 0.3 فولط. وتبلغ في صمام ثنائي مصنوعٍ من السيليكون حوالي 0.6 فولط.

يقوم الصمام الثنائي بالنقل دائماً عندما يتجاوز الانحياز الأمامي عتبة العبور، ويظل فرق البطارية عبر الوصلة N-P ثابتاً بشكلٍ أساسي ضمن تلك الظروف: 0.3 فولط من أجل الجيرمانيوم و0.6 فولط بالنسبة إلى السيليكون.

بغضّ النظر عن مقدار التيّار الذي يمرّ أو مدى ضآلته، فإنّ فرق الفولطية بين المصعد والمهبط لا يكون مختلفاً عن فولطيّة العبور نحو الأمام إلاّ بمقدارٍ ضئيلٍ أو لا يكون مختلفاً عنها أبداً.

ونستطيع أن نستفيد من هذه الخاصيّة عندما نريد أن نقيّد – أو نقصّ – ذروة الفولطيّة لإشارةٍ ما. عندما نوصل صمامين ثنائيين متماثلَين على التوازي المعكوس (وهذا يعني وصلهما على التوازي مع قطبية متعاكسة، كما هو ظاهر في الشكل 5-11 أ)، فإنّ الذروة الأعظمية الإيجابية أو السلبية لفولطيّة الإشارة لا يمكنها أن تتجاوز فولطيّة العبور نحو الأمام للصمامين الثنائيين.

يوضِّح الشكل 5-11 ب شكلَي موجتَي الدخل والخرج لإشارة افتراضية مقصوصة (مفرومة) مرَّت عبر الدارة الظاهرة في القسم أ من الشكل المذكور.

تسبّب الدارة التي فيها صمام ثنائي مقيّد دائماً تشويهاً للإشارة عندما يحدث القصّ. لكنّ هذه الظاهرة لا تعني بالضرورة حدوث مشكلة فعلية عندما تكون المعطيات رقمية، أو مع الإشارات التماثلية التي لا تصلّ إلاّ نادراً إلى الفولطيّة الحدّية.

بالمقابل نجد أنه مع الإشارات الصوتية أو المرئية (فيديو) التماثلية التي فيها ذروات سعة تفوق الفولطيّة الحدّية، فإنّ ما يدُعى تشويه القصّ ينقص من الدقة والأمانة.

وفي أسوأ الأحوال، يمكن أن يجعل ذلك التأثيرُ الإشارةَ الصوتيةَ مبهمةً وغيرَ مفهومةٍ أو يشوِّه إشارةَ الصورة لتغدو من غير الممكن التعريف عليها.

فكرة مفيدة: استخدم المهندسون في "أيام الإذاعة العريقة" (قبل عام 1960) قاصّات صمامية بسيطة في المراحل الصوتية (أوديو) لمُستقبِلات الاتصالات من أجل منع التفجّرات المفاجئة والعالية في الخرج الصوتي (وهي ظاهرة تُسمّى النسف) عندما تدخل إشارةٌ قويةٌ.