كسب كهربائي

الكسب في الجهد

فنحصل على:

إضافةً إلى ذلك، أو بتطبيق القوعد اللوغاريتمية بشأن القيم المرفوعة لأس 2، فتصبح المعادلة:

كذلك، تستعمل تلك المعادلة لحساب كسب الجهد بالديسيبل، وهو يساوي كسب القدرة فقط عندما تكون ممانعة دخل الدائرة مساوية لممانعة المخرج.

في هذا الإطار، عندما نستعمل الجهد voltage في كتابة القدرة، فإننا نقوم بالتعويض في معادلة قانون جول P=V 2/R,

كذلك، وعادة تكون ممانعة المدخل مساوية لممانعة المخرج وبالتالي يمكن تبسيط معادلة الكسب كالآتي:

ويعطى «كسب التيار» لمقحل ثنائي الأقطاب

من جانب آخر، ولا يستعمل الديسيبل كوحدة وإنما كطريقة للتعبير عن علاقة لوغاريتمية.

من جانب آخر، hFE أو hfe, كعدد ليست له وحدة، لأنه نسبة تيار المجمع Ic إلى تيار القاعدة Ib

كذلك، وأما في حالة أجهزة أخرى فيعطي الكسب بوحدات النظام الدولي للوحدات [SI] . هذا نجده في حالة مضخم عملياتي يكون له دورة كسب مفتوحة لموصلية منقولة ووحدتها سيمنس (الكسب فيها يكون نسبة تيار المخرج إلى جهد المدخل).

إضافةً إلى ذلك، وفي المثال السابق لمقحل ثنائي الأقطاب يكون كسب التيار كمية بلا وحدات لأنه النسبة بين تيار المخرج إلى تيار المدخل، وكلاهما يقاس بالأمبير.

وحدات لوغاريتمية وديسيبل

في هذا الإطار، نظرا لأن الكسب قد يصل مئات بل آلاف المرات بالمقارنة بالخاصة الفيزيائية المتعامل معها، فقد جرى العرف على استخدام مقياسا لوغاريتميا وبالتالي الديسيبل dB للتعبير عنها:

P = I 2R

فنحصل على معادلة الكسب:

كذلك، في حالات كثيرة تكون ممانعة المدخل في الدائرة الكهربائية مساوية لممانعة المخرج، وبالتالي يمكن تبسيط المعادلة كالآتي:

من جهة ثانية، , وتستعمل تلك المعادلة المبسطة لحساب كسب التيار بالديسيبل، وهو يساوي كسب القدرة فقط عندما تكون معاوقة المدخل مساوية لمعاوقة المخرج.

وبالتالي:

أمثـــلة

• الحل:
• تضخيم الجهد هو:
• الوحدات المستعملة هي فولط/ فولط، وهذا يوضح أن الكسب هنا كسب في الجهد Voltage.

وفي هذا السياق، سؤال: مصخم يبلغ ممانعة المدخل فيه 50 أوم وهو محمل بمقاومة 50 أوم. فإذا كان جهد المدخل 1 فولط، وكان الجهد عند المخرج يبلغ 10 فولط. فما هو معدل تضخيم الجهد وتضخيم القدرة؟

وهنا كذلك نجد وحدات متماثلة وهي واط/واط.

في هذا الإطار، باستخدام المعادلة الخاصة بالقدرة P = V2/R, نحصل على التضخيم في القدرة الكهربائيةpower:

يرمز للكسب بالرمز G , وهو من كلمة Gain .

ومن ناحية أخرى، عندما يكون الكسب مساويا 1 (أي 0 ديسيبل (وهو مقياس لوغاريتمي)) يكون جهد المخرج مساويا لجهد المدخل عند مقدار معين للمعاوقة.

إضافةً إلى ذلك، ويعبر عن الكسب في القدرة عادة بالديسيبل، حيث يمكن للكسب التضخم عدة مئات المرات أو حتى آلاف المرات، إذن:

الكسب الكهربائي لدائرة إلكترونية

فمثلًا:

وفي هذا الصدد، في حسابات الهندسة الكهربائية: نستعمل عددا من مضخمات إلكترونية موصولة على التوالي لتكبير القدرة الكهربائية - يحدث ذلك في دائرة الراديو ودائرة التلفاز ودائرة الهاتف المحمول، وغيرها. وحساب التضخيم الناتج عن طريق «جمع» الديسيبلات أسهل من ضرب «معاملات التضخيم» بعضها ببعض ; إذ أن

(log(A × B × C) = log(A) + log(B) + log(C.

من جانب آخر، نفترض أن لدينا مضخم إلكتروني متكون من ثلاثة مراحل على التوالي، تضخيم المرحلة الأولى 10 dB, والمرحلة الثانية 8 dB, والثالثة 7 dB على التوالي، فيكون الكسب النهائي 25 ديسيبل.

• ونريد الآن معرفة التضخيم.
• نقوم بحسابه بتحليل 25 ديسيبل إلى الأعداد المعروفة لدينا 10, 3, و 1 dB , كالآتي:
• فإذا كانت القدرة الأصلية الداخلة 1 واط فتكون القدرة الخارجة:
• نجد أن القدرة الخارجة كبرت إلى نحو 5و317 واط.
• ملحوظة: تلك النتيجة تكون مقربة طفيفا، ولحسابها بدقة نستعمل المعادلة (2) أعلاه:
• .
• هذه هي النتيجة الدقيقة.
• اقرأ كذلك

وفي هذا الصدد، عمليا، نعرف أن 1 ديسيبل معناه كسب في القدرة مقداره 26% ، و 3 dB تعادل 2× القدرة، و 10 dB تعادل 10× القدرة الأصلية، ومنها نستطيع بسهولة معرفة الكسب النهائي للقدرة بواسطة «جمع» الديسيبل، بدلا من عمليات «ضرب» معاملات التضخيم.

الكسب في القدرة

علاوةً على ذلك، يعبر عن كسب القدرة بالديسيبل (dB), وهو يعرف طبقا للقاعدة اللوغاريتمية 10 log rule ، كالآتي:

ومن ناحية أخرى، حيث Pin و Pout هما القدرة الداخلة والقدرة الخارجة على التوالي (في دائرة كهربائية).

جهد انحياز

مضخم عملياتي

مضخم (إلكترونيات)

الكسب في التيار

وفي السياق ذاته، بنفس الطريقة عندما نصيغ كسب القدرة باستخدام التيار I، وذلك بتطبيق قانون جول:

مضخمات في الراديو

ومن ناحية أخرى، تصنيف أ: وهو مضخم يعمل بعنصر تكبير واحد، يقوم بتضخيم التيار. يطبق هذا النوع في المضخم الابتدائي وفي المضخم النهائي الذي يعمل بصمامات للقيثارة. كفاءته تكون ضعيفة نسبيا تصل إلى نحو 25%.47

من جانب آخر، تصنيف «قنطرة مضخم»: فيها يشتغل قنطرة من مضخمين متناوبين، يعمل كل واحد منهما على أحد أسلاك الدخول. يشكل مكبر الصوت القنطرة بين المضخمين. وتطبق تلك الطريقة عند الرغبة في قدرة عالية عندما تكون المعاوقة وجهد التشغيل محدودين (كما هو الحال مثلا لمكبر الصوت في الراديو).

وفي السياق ذاته، تكون هناك رغبة في أن يكون تضخيم الإشارات متساويل في نطاق واسع من الترددات. هذا النطاق يكون محجوزا بين حد أدنى وحد أقصى. وتصنف المضخمات إلى عدة تصنيفات نذكر منها ثلاثة:

علاوةً على ذلك، تصنيف أ ب: وهو مضخم يعمل بعنصرين مركبين متناوبين (engl. push-pull). الكفاءة النظرية التي يمكن الحصول عليها هنا تصل بين 50% إلى 78% .