cascode

التوصيل المتتالي: تعزيز عرض النطاق والتوصيل الخارجي في المُكبرات

تلعب دوائر المُكبرات دورًا حاسمًا في معالجة الإشارات في عالم الإلكترونيات. وعلى الرغم من أنّ الترانزستورات هي العمود الفقري للتكبير، إلا أنّ حدودها المتأصلة يمكن أن تُعيق أداؤها في بعض الأحيان. هنا يأتي التوصيل المتتالي، وهي تقنية دائرة ذكية تُحسّن بشكل كبير من مُعاملين رئيسيين: عرض النطاق والتوصيل الخارجي.

فهم التوصيل المتتالي

مُكبّر التوصيل المتتالي هو تكوين من مرحلتين، حيث يتم تخزين تيار المرحلة الأولى بواسطة مرحلة ثانية. تُقدم مرحلة التخزين، عادةً قاعدة مشتركة (للترانزستورات ثنائية القطب) أو بوابة مشتركة (لترانزستورات المجال)، الفوائد الرئيسية للأداء.

قوة التوصيل المتتالي:

1. عرض نطاق مُتزايد: يُقلّل التوصيل المتتالي من تأثير ميلر، وهي ظاهرة تُقلّل بشكل كبير من عرض نطاق المُكبرات أحادية المرحلة. ينشأ تأثير ميلر بسبب سعة التغذية الراجعة بين مدخل ومخرج الترانزستور، والتي تُضخم بواسطة مكسب المُكبّر. من خلال عزل المدخل والمخرج بمرحلة القاعدة/البوابة المشتركة، يُزيل التوصيل المتتالي هذا التأثير بشكل فعال، مما يؤدي إلى عرض نطاق أوسع بكثير.

2. توصيل خارجي مُحسّن: يكون التوصيل الخارجي لمُكبّر التوصيل المتتالي أعلى بكثير مقارنةً بمُكبّر أحادي المرحلة. يرجع ذلك إلى أنّ مرحلة القاعدة/البوابة المشتركة تعمل كمصدر تيار، مما يوفر مقاومة خرج عالية. هذا مفيد في الدوائر التي تتطلب محرك إشارة قوي أو مقاومة حمل عالية.

التوصيل المتتالي في العمل:

تُستخدم مُكبرات التوصيل المتتالي بشكل شائع في العديد من التطبيقات، بما في ذلك:

• المُكبرات ذات الترددات العالية: يجعل عرض النطاق المُتزايد مُكبرات التوصيل المتتالي مثالية للتطبيقات مثل مُكبرات التردد اللاسلكي ودوائر الاتصالات التي تعمل على ترددات عالية.
• مُكبرات القدرة: يسمح التوصيل الخارجي العالي لمُكبرات التوصيل المتتالي بتقديم طاقة كبيرة للأحمال مع تشويه إشارة ضئيل.
• مُكبرات التشغيل (op-amps): تُستخدم مراحل التوصيل المتتالي في مراحل المدخل التفاضلية لمُكبرات التشغيل لزيادة المكسب ذي الحلقة المفتوحة وتحسين الأداء العام.

المزايا والعيوب:

على الرغم من أنّ تكوين التوصيل المتتالي يُوفر العديد من المزايا، إلا أنّ هناك بعض العيوب التي يجب مراعاتها:

• زيادة التعقيد: يُضيف تكوين المرحلتين إلى تعقيد الدائرة، ويتطلب المزيد من المكونات وربما تكاليف تصنيع أعلى.
• انخفاض المكسب: يُظهر تكوين التوصيل المتتالي عادةً مكسبًا إجماليًا أقل قليلاً مقارنةً بمُكبّر أحادي المرحلة.

الاستنتاج:

يُعد مُكبّر التوصيل المتتالي أداة قوية في ترسانة مهندس الإلكترونيات. تُجعله قدرته على تعزيز عرض النطاق والتوصيل الخارجي أصلًا قيمًا في مجموعة واسعة من التطبيقات. على الرغم من أنّها قد تُقدم بعض التعقيد الإضافي، إلا أنّ فوائد الأداء التي تُقدمها غالبًا ما تفوق المقايضات، مما يجعلها اعتبارًا أساسيًا لتصميمات المُكبرات عالية الأداء.