جسر المعاوقة

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

في هندسة الصوت وتسجيل الصوت ، يُعرف التوصيل الجسري ذو المعاوقة العالية ، أو التوصيل الجسري للجهد ، أو ببساطة التوصيل الجسري، بأنه توصيل تكون فيه معاوقة الحمل أكبر بكثير من معاوقة المصدر. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] يقيس الحمل جهد المصدر مع سحب تيار ضئيل أو التأثير عليه بشكل طفيف.

توضيح

عندما يتم توصيل خرج جهاز (يتكون من مصدر الجهد V S ومعاوقة الخرج Z S في الرسم التوضيحي) بمدخل جهاز آخر ( معاوقة الحمل Z L في الرسم التوضيحي)، فإن هاتين المعاوقتين تشكلان مقسم جهد :

Vل=ZلZS+ZلVS.{\displaystyle V_{L}={\frac {Z_{L}}{Z_{S}+Z_{L}}}V_{S}\,.}

يمكن زيادة مستوى الإشارة V L إلى أقصى حد باستخدام مصدر جهد تكون مقاومة خرجه Z S صغيرة قدر الإمكان، وباستخدام جهاز استقبال تكون مقاومة دخله Z L كبيرة قدر الإمكان.Zل≫ZS{\displaystyle Z_{L}\gg Z_{S}}(عادةً بعشرة أضعاف على الأقل)، وهذا ما يسمى بالوصلة الجسرية وله عدد من التأثيرات [ 4 ] بما في ذلك:

  • المزايا:
    • يقلل هذا الأسلوب من التوهين بمقدار 6 ديسيبل الناتج عن مطابقة المعاوقة ، مما يُسهم في تقليل مقدار التضخيم التعويضي المطلوب [ 5 ] والحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية . [ 6 ] [ 4 ] مع ذلك، يُمكن استخدام محول بدلاً من ذلك لمطابقة المعاوقة وتوفير نسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل. كما يُمكن تعويض التوهين بمقدار 6 ديسيبل بسهولة في المُضخّم .
    • يسهل توصيل أحمال متعددة بنفس المصدر. [ 5 ]
    • يقلل من التيار المسحوب من الجهاز المصدر، مما يساعد على تجنب هدر الطاقة ويقلل من التشوه. كما أن انخفاض التيار المار عبر السلك يقلل من الفقد المقاوم. [ 4 ]
  • العيوب:
    • زيادة Z L من المحتمل أن تزيد من التقاط الضوضاء البيئية نظرًا لأن المعاوقة المتوازية المجمعة لـ Z S || Z L (التي يهيمن عليها Z S ) تزداد قليلاً، مما يجعل من السهل على الضوضاء الضالة أن تقود عقدة الإشارة.
    • انعكاس الإشارة الناتج عن تغير المعاوقة. ومع ذلك، بالنسبة للترددات الصوتية ، يبلغ ربع الطول الموجي عند 20 كيلوهرتز حوالي 2500 متر، لذا فإن دوائر الصوت في الاستوديوهات لا تصبح خطوط نقل حقيقية . [ 4 ]

التطبيقات

الحد من توهين إشارة الجهد

تُستخدم تقنية تجسير المعاوقة عادةً لتجنب التوهين غير الضروري للجهد وسحب التيار في توصيلات مستوى الخط أو الميكروفون ، حيث يكون لجهاز المصدر معاوقة خرج ثابتة Z<sub> S</sub> . ولحسن الحظ، فإن معاوقة الدخل Z<sub> L</sub> لدوائر مكبرات العمليات الحديثة (والعديد من دوائر الصمامات المفرغة القديمة ) غالبًا ما تكون أعلى بكثير من معاوقة خرج مصادر الإشارة هذه، وبالتالي فهي مناسبة تمامًا لتقنية تجسير المعاوقة عند استقبال وتضخيم إشارات الجهد هذه. كما أن انخفاض معاوقة الخرج المتأصل في تصميمات الدوائر الحديثة يُسهّل عملية تجسير المعاوقة. [ 4 ]

بالنسبة للأجهزة ذات مقاومة الخرج العالية جدًا، مثل لاقطات الغيتار أو الميكروفونات عالية المقاومة، يمكن استخدام صندوق DI للمساعدة في موازنة المقاومة عن طريق تحويل مقاومة الخرج العالية إلى مقاومة أقل، مما يغني عن الحاجة إلى مقاومة دخل عالية جدًا في جهاز الاستقبال (والتي قد تتسبب في مشاكل مثل زيادة التشويش في الكابلات الطويلة). يُوضع صندوق DI بالقرب من جهاز المصدر، مما يسمح بتوصيل أي كابلات طويلة بمخرجه (الذي يقوم عادةً بتحويل الإشارات غير المتوازنة إلى إشارات متوازنة لزيادة مقاومة التشويش).

زيادة الكفاءة الكهربائية

يمثل المنحنى الأحمر القدرة في الحمل، مُقاسةً بالنسبة إلى أقصى قيمة ممكنة لها (والتي تحدث عندما تكون R <sub>L</sub> = R<sub> S </sub>). أما المنحنى الأزرق الداكن فيمثل كفاءة نقل القدرة η ، والتي تقترب تدريجيًا من القيمة القصوى البالغة 100% مع ازدياد النسبةRل/RS{\displaystyle R_{\mathrm {L} }/R_{\mathrm {S} }}يزداد.

كما هو موضح في نظرية نقل الطاقة القصوى §  تعظيم نقل الطاقة مقابل كفاءة الطاقة ، فإن كفاءة η لتوصيل الطاقة إلى مقاومة حمل مقاومة بحتة R L من مصدر جهد ذي مقاومة خرج مقاومة بحتة R S هي:η=11+RS/Rل.{\displaystyle \eta ={\frac {1}{1+R_{\mathrm {S} }/R_{\mathrm {L} }}}\,.}يمكن زيادة هذه الكفاءة باستخدام جسر المعاوقة، عن طريق تقليل R S و/أو عن طريق زيادة R L.

ومع ذلك، لنقل أقصى قدر من الطاقة من المصدر إلى الحمل، يجب استخدام مطابقة المعاوقة ، وفقًا لنظرية نقل الطاقة القصوى .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إيرغل، جون؛ فورمان، كريس (1 يناير 2002). هندسة الصوت لتقوية الصوت . شركة هال ليونارد. رقم ISBN 9780634043550في جميع الاستخدامات الحديثة ، ينظر الميكروفون إلى مقاومة في نطاق 2000 أوم أو أعلى، وهذا يمثل ما يسمى بحمل الجسر ، وهو في الواقع حمل دائرة مفتوحة للميكروفون.
  2. ↑ ديفيس، غاري د.؛ جونز، رالف (1989-01-01). دليل تقوية الصوت . شركة هال ليونارد. ISBN 9780881889000الدائرة التي تكون فيها مقاومة إنهاء الإدخال على الأقل حوالي 10 أضعاف مقاومة المصدر للإخراج الذي يقود ذلك الإدخال تُسمى دائرة إدخال جسرية
  3. ↑ هولمان، توملينسون (12 نوفمبر 2012). الصوت للأفلام والتلفزيون . تايلور وفرانسيس. ISBN 9781136046094في حالة أنظمة التوصيل، نقول إن مقاومة المصدر منخفضة ومقاومة الحمل عالية .
  4. 1 2 3 4 5 هيس، ريتشارد (1980). "نقل الجهد لأنظمة الصوت" . www.richardhess.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يونيو 2022 .
  5. 1 2 دنكان، بن (1985-04-01). "ربط الخط" . تسجيل المنزل والاستوديو (أبريل 1985): 56-58 . مؤرشف من الأصل في 2021-06-14.
  6. ↑ دنكان، بن (1984-08-01). "تزاوج الميكروفونات" . التسجيل المنزلي والاستوديو (أغسطس 1984): 46-47 . مؤرشف من الأصل في 2020-09-18.