Saturday, September 26, 2015

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් II (Electronics) - 4

ප්‍රතිරෝධක මාදිලි

ප්‍රතිරෝධක විවිධ ද්‍රව්‍ය හා තාක්ෂණික ක්‍රම උපයෝගී කරගෙන සාදනවා. එලෙස අදටත් දක්නට ලැබෙන ප්‍රතිරෝධක මාදිලි දැන් හඳුනාගමු. Carbon composition resistor, Carbon film resistor, Wirewound resistor, Metal film resistor ආදී නම්වලින් ඒවා හැඳින්වේ. මේ එක් එක් වර්ගයෙහි සුවිශේෂිතා තිබේ. එක් එක් අවශ්‍යතාව සඳහා සුදුසු මාදිලිය තීරණය කළ යුතුය.

මේ අතරින් ඉතාම ලාභදායි හා කොලිටිය අඩුම ප්‍රතිරෝධක වර්ගය නම් කාබන් කොම්පොසිෂන් රෙසිස්ටර් වේ. මේවා සෑදීමට කාබන් කුඩු භාවිතා වේ. කාබන් කුඩු යම් ගම් එකක් සමග මුසු කොට කුඩා කාබන් සිලින්ඩරයක් (සිගරට් කොටයක් වැනි) ලෙස සාදනවා. මෙම සිලින්ඩරයේ ප්‍රමාණය අඩු වැඩි කොට තමයි අවශ්‍ය ඕම් ගණන සකසා ගන්නේ. ඉතා රළු භාවිතාව සඳහා මේවා උචිතය. විශේෂයෙන් විශාල විදුලි ධාරාවක් ගලන විට හෝ “විශාල ධාරාවක් කුඩා කාලයක් තුළ ගලන” විට (මෙය කරන්ට් pulse හෝ surge එකක් ලෙස හැඳින් වේ) මෙම කාබන් කොම්පොසිෂන් වර්ගය භාවිතා කළ හැකියි. මේවායේ ප්‍රතිරෝධක අගය කාලයත් සමග මෙන්ම තාපයට විශාල වශයෙන් වෙනස්වේ. පාස්සන විටද අගය සැලකිය යුතු මට්ටමකින් වෙනස් වේ. විදුලි සංඥාවක් මෙවැනි ප්‍රතිරෝධකයක් හරහා ගලන විට, එම සංඥාවේ සියුම් වෙනස්කම්ද ඇති වේ. සංඥාවේ එවැනි සියුම් විකෘති ඇතිවීම noise ලෙස හැඳින් වේ. (විවිධාකාරයේ නොයිස් ගැන පසු පාඩමක විස්තර කෙරේ.) ඇත්තෙන්ම මෙම වර්ගය පමණක් නොව, බොහෝ රෙසිස්ටර් වර්ග මෙලෙස සංඥාවට නොයිස් (ඝෝෂාව) යම් යම් ප්‍රමාණවලින් එකතු කරයි. එහෙත් කාබන් රෙසිස්ටර්වල විශාල නොයිස් එකක් තිබේ. මේ හේතුව නිසා මෙවැනි රෙසිස්ටර් විදුලි සංඥා ගමන් කරන මාර්ගවල (path) යොදා නොගත යුතුයි. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ සිග්නල් එකක් හා එම සිග්නල් එක නොයිස් සමග ඇති විට දිස්වන ආකාරයයි.
 

කාබන් ෆිල්ම් රෙසිස්ටර් සාදන්නේද කාබන්වලින්ය. එහෙත් කාබන් කොම්පොසිෂන් වර්ගයට වඩා මෙහිදී එය නිපදවන ක්‍රමය වෙනස්ය. මෙහිදී යම් සිහින් පරිවාරක සිලින්ඩරයක් වටා කාබන් තීරුවක් ආලේප කරනවා (බිත්තියක තීන්ත ගානවා වගේ). “ෆිල්ම්” යන නම ලැබී ඇත්තේද මේ හේතුව නිසාය (සිහින් අලේපනයකට ඉංග්‍රිසියෙන් කියන්නේ “ෆිල්ම්” කියාය; සිංහලෙන් සිවිය කියා කිව හැකිය). සාමාන්‍යයෙන් එම කාබන් සිවිය පහත රූපයේ ආකාරයට හේලික්සීයවයි (සර්පිලාකාරවයි) පරිවාරක සිලින්ඩරය මත අලේප කරන්නේ. එම සිවියේ (ෆිල්ම් එකේ) ඝනකම හා සර්පිල පටියේ මහත වෙනස් කිරීමෙන් අවශ්‍ය ඕම් ගණන ඉතා නිවැරදිව සකසා ගත හැකියි. එනිසා මෙවැනි කාබන් ෆිල්ම් රෙසිස්ටර්වල ටොලරන්ස් අගය ඉතා කුඩාය (ඒ කියන්නේ ප්‍රතිරෝධකයේ අගය වඩා නිවැරදිය). මේවා ඉතා ඉහල වෝල්ටියතා යෙදෙන අවස්ථාවල භාවිතා කෙරේ. එහෙත් මෙහි ප්‍රධාන දුර්වලකමක් ඇත. එනම්, සර්පිලාකාර පටි ලෙස කාබන් සන්නායක කොටස් කුඩා පරතර සහිතව පවතින නිසා, ඒවා අතර ධාරිතාවන් පවතී (ධාරිත්‍රකයක් යනු පරිවාරයකයකින් වෙන්වන ආරෝපණ පවතින අවස්ථාවකි; ඒ ගැන වැඩි විස්තර ධාරිත්‍රක පාඩමේ ඇත). එම ධාරිතාව 0.5pF පමණ අගයක් විය හැකියි. තවද, කාබන් ෆිල්ම් රෙසිස්ටරයක ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක්ද (ප්‍රේරණතාවක්) තිබේ (0.01uH සිට 1uH දක්වා). ප්‍රතිරෝධකයක ධාරිතාවක් හෝ ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක් කිසිසේත් තිබීම සුදුසු නොවේ. එනිසා අධි සංඛ්‍යාත භාවිතාවන් සඳහා මෙවැනි ප්‍රතිරෝධක සුදුසු නොවේ. තවද, මෙටල් ෆිල්ම් ආදී මීටත් වඩා කොලිටියෙන් වැඩි ප්‍රතිරෝධකද අඩු වියදමට ලබා ගත හැකි නිසා මෙවැනි ප්‍රතිරෝධකවල වැදගත්කම අඩු වෙමින් පවතී.
 

මෙටල් ෆිල්ම් රෙසිස්ටර්ද බොහෝ දුරට ඉහත කාබන් ෆිල්ම් වර්ගයට සමානය. මෙහිදී කාබන් සිවියක් වෙනුවට යම් අධික ප්‍රතිරෝධි අගයක් සහිත ලෝහ සිවියක් යොදා ගැනේ. මෙය බහුලවම භාවිතා වන රෙසිස්ටර් වර්ගයක්. මේවා කාබන් ෆිල්ම් රෙසිස්ටර්වලට වඩා කොලිටියෙන් ඉහළය (අඩු ටොලරන්ස් අගයන් සහිතයි; 20ppm/K පමණට උෂ්ණත්ව සංගුණකය කුඩායි; නොයිස් ප්‍රමාණය අඩුයි). එකවර ඇතිවන වෝල්ටියතා ඉහළ යෑම් වලට (surge/pulse) හා අධික ධාරාවන්ට මේවා එතරම් ඔරොත්තු නොදේ. එනිසා කුඩා වෝල්ටියතා හා කුඩා ධාරාවන් සහිත අඩු නොයිස් මට්මටක් අවශ්‍ය කරන විදුලි සංඥා ගමන් කරන සර්කිට් සඳහා මෙම ප්‍රතිරෝධක යෝග්‍ය වේ. පුරුද්දක් ලෙස මෙවැනි රෙසිස්ටරයක් යෙදීමේදී එහි සටහන් කර ඇති වොට් ගණනින් භාගයකට අඩුවෙන් යොදන්න. ඒ කියන්නේ ඔබට අවශ්‍ය කරන්නේ වොට් එකක රෙසිස්ටරයක් නම්, වොට් දෙකක මෙටල් ෆිල්ම් රෙසිස්ටරයක් යොදන්න.
 
Metal oxide film resistor යනු තවත් ඉතා අනර්ඝ වර්ගයකි. මෙයද ඉහත මෙටල් (හෝ කාබන්) ෆිල්ම් වර්ගය සාදන ආකාරයටමයි නිපදවන්නේ. ටින් හෝ වෙනත් ලෝහයක ඔක්සයිඩයක් තමයි යොදා ගැනෙන්නේ. වැඩි වෝල්ටියතාවක් හා වැඩි වොට් ගණනක් සහිත අවස්ථාවල මෙම ප්‍රතිරෝධක උචිතය. උෂ්ණත්ව සංගුණකයද අඩුය (ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්වය අනුව අගය වෙනස් වන්නේ සුලු වශයෙනි). මෙතෙක් කතා කළ සියලුම ප්‍රතිරෝධක වර්ගවලට වඩා මෙය කොලිටියෙන් ඉහළය.
 
වයර්වූන්ඩ් යනු තවත් සුවිශේෂි ප්‍රතිරෝධක වර්ගයක්. අධික ප්‍රතිරෝධකතාවක් සහිත නික්‍රෝම් වැනි කම්බියක් ගෙන, එය යම් පරිවාරක “දණ්ඩක්” වටා එතීමෙන් මෙය සාදා ගැනේ. මෙම ප්‍රතිරෝධකවල නිරවද්‍යතාව ඉතාම ඉහළය (එනම් ටොලරන්ස් අගය ඉතාම අඩුය). තවද, උෂ්ණත්ව සංගුණකයද ඉතාම අඩුය (5ppm/K පමණ). කාලයත් සමග ප්‍රතිරෝධී අගය වෙනස්වීම ඉතා අඩුය. එනිසා “වැඩි නිරවද්‍යතා” ප්‍රතිරෝධක (precision resistor) ලෙස මේවා යොදා ගැනේ. මේවායේ කම්බි සර්පිලාකාරව තිබෙන නිසා යම් ධාරිතාවක්ද පවතී. එවිතරක් නොවේ, කම්බි භාවිතා කරන නිසා විශාල ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක්ද මේවායේ පවතී. එනිසා අධි සංඛ්‍යාත සංඥා මෙවැනි ප්‍රතිරෝධක තුළින් ගමන් කිරීම සුදුසු නොවේ.
 

වයර්වූන්ඩ් ප්‍රතිරෝධක අධික ධාරාවන් ගමන් කරන අවස්ථාවන් වෙනුවෙන්ද නිපදවනවා. එවැනි අධික ධාරාවන් (ජවයන්) සමග වැඩ කරන ප්‍රතිරෝධක “ජව ප්‍රතිරෝධක” (power resistor) ලෙස හැඳින් වෙනවා. වොට් දහස ඉක්මවා සපෝට් කරන වයර්වූන්ඩ් පවර් රෙසිස්ටර් පවතී.
 
මීටත් අමතරව, තවත් ආකාරවල ප්‍රතිරෝධක තිබිය හැකියි. විශේෂිත අවශ්‍යතා හා ලක්ෂණ අවශ්‍ය කරන අවස්ථාවලට ගැලපෙන ප්‍රතිරෝධක වර්ගද තිබිය හැකියි. විදුලිය (කරන්ට් එක) පාලනය කිරීමේ අරමුණින් ප්‍රතිරෝධක යොදා ගන්නා විට, සාමාන්‍යයෙන් එය එක්කෝ ඩීසී විදුලිය හෝ හර්ට්ස් 50 වැනි ඉතා අඩු සංඛ්‍යාතයක් සහිත ඒසී විදුලියක් ඇති අවස්ථාවන්ය. එවැනි අවස්ථාවලට වයර්වූන්ඩ් හා කාබන් කොම්පොසිෂන් වර්ග වඩා යෝග්‍යයි. අධිසංඛ්‍යාත (high frequency) සංඥා සමග වැඩ කරන විට, කැපෑසිටන්ස් හා ඉන්ඩක්ටන්ස් අවම හෝ නැති ප්‍රතිරෝධක යොදා ගැනීමට සිදු වේවි. ඇත්තටම අයිඩියල් ප්‍රතිරෝධකයක තිබිය යුත්තේ ප්‍රතිරෝධකතාවක් පමණි. කැපෑසිටන්ස් එකක් තිබීම කැපෑසිටර් එකක වගකීම වන අතර, ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක් තිබීම ඉන්ඩක්ටර් එකක වගකීම වේ. ඉතිං යම් කැපෑසිටන්ස් එකක් හෝ ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක් ප්‍රතිරෝධකයක තිබීම අහිතකර අනවශ්‍ය තත්වයක්. මෙවැනි අහිතකර අනවශ්‍ය කැපෑසිටන්ස් හෝ ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක් “ඉබාගාතේ යන” (stray) හෙවත් “පරපෝෂිත” (parasitic) තත්වයන්ය. එනිසා, මෙවැනි ඉබාගාතේ යන කැපෑසිටන්ස් stray capacitance හෝ parasitic capacitance ලෙසද, ඉබාගාතේ යන ඉන්ඩක්ටන්ස් stray inductance හෝ parasitic inductanceලෙසද හැඳින් වේ.

විභව බෙදුම (potential divider)

ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති ප්‍රතිරෝධක කිහිපයක් හරහා යම් ධාරාවක් ගලා යන විට, ඒ එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය දෙපස වෝල්ටියතාවන් ඩ්‍රොප් වන බව දැන් ඔබ දන්නවා. ඕම් නියමය/KVL අනුව එ් එක් එක් ප්‍රතිරෝධක දෙපස ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටයතාවන් ගණනය කළද හැකියි. මෙම සිදුවීම තනි වැදගත් සිදුවීමක් ලෙස ගත් කළ ඊට විභව බෙදුම යන නම භාවිතා වේ. එම නම ලැබීමට හේතුව, පිටින් ලබා දෙන යම් විශාල විභවයක් (වෝල්ටයතාවක්) කුඩා වෝල්ටියතාවකට (හෝ වෝල්ටියතා කිහිපයකට) බෙදීමයි/කැඩීමයි. ට්‍රාන්සිස්ටර් බයස් කිරීම වැනි පරිපථවල නිතරම මෙවැනි විභව බෙදුම් යොදා ගන්නවා. පහත රූපය බලන්න. එහි Vin යන විශාල විභවය R1, R2 යන ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති ප්‍රතිරෝධක දෙකට සපයා ඇත. එවිට, එම ප්‍රතිරෝධක දෙක දෙපස කුඩා විභවයන් දෙකක් ඩ්‍රොප් වේ. මෙහි යටම වයර් එක ග්‍රවුන්ඩ් හෙවත් 0V ලයින් එක වේ. එම වයර් එකට සාපේක්ෂව යට රෙසිස්ටර් එකේ උඩ පින් එකේ (හෙවත් රෙසිස්ටර් දෙකේ මැද) පවතින වෝල්ටියතාව Vout ලෙස සටහන් කර ඇත.
 

උදාහරණයක් බලමු. ඉහත පරිපථයේ Vin = 12V නම්, R1=R2=10k නම්, Vout ගණනය කරමු. මෙය ඇත්තටම ගණනය කිරීම ඉතාම පහසුය. රෙසිස්ටර් දෙකක් පමණක් තිබෙන නිසා, භාහිරින් යොදන 12 වෝල්ටියතාව අනිවාර්යෙන්ම මෙම ප්‍රතිරෝධක දෙකට බෙදී යයි. නිකමට හෝ ප්‍රතිරෝධක තුනක් තිබේ නම්, එම භාහිර වෝල්ටියතාව එම රෙසිස්ටර් තුන අතරේ බෙදී යයි. ඒ ආදී වශයෙන් තිබෙන රෙසිස්ටර් අතර භාහිර වෝල්ටියතාව බෙදී යා යුතුය. (මෙම ක්‍රියාවලිය KVL ලෙස හැඳින් වූ බව මතකද?) දැන් ප්‍රශ්නය වන්නේ ඒ ඒ රෙසිස්ටර් අතර කුමන අනුපාතයකට භාහිර විශාල වෝල්ටියතාව බෙදී යා යුතුද යන්නයි. එම අනුපාතය තීරණය වන්නේ රෙසිස්ටර්වල තිබෙන ඕම් අගයන් අනුවයි. ඉහත උදාහරණයේ රෙසිස්ටර් දෙකේ අගයන් සමානය. එමනිසා සාමානව වෝල්ටියතාව බෙදී යා යුතුය. ඒ කියන්නේ R1 දෙපස 6V , R2 දෙපසද 6V ද ඩ්‍රොප් වේ. එම රෙසිස්ටර් දෙකේ අගයන් සමාන නොවී, R1=1K හා R2=2K ලෙස පැවතියා නම්, වෝල්ටියතාව බෙදෙන්නේ එකට දෙක (1:2) අනුපාතයෙනි. ඒ කියන්නේ R1 දෙපස 4V ක්ද, R2 දෙපස 8V ක්ද ලෙසයි. ඒ ආකාරයට පහසුවෙන්ම වෝල්ටියතාව ගණනය කරන්නට හැකියි එවැනි සරල පහසුවෙන්ම සුලු කළ හැකි අනුපාතයක් පවතී නම්. එකවර නිවැරදිව අනුපාතය සිතා ගැනීමට හෝ අනුපාතය සරල වුවත් පහසුවෙන් ගණන සෑදීමට අපහසු අවස්ථා එමට තිබේ. පහසු හෝ අපහසු හෝ මේ ඕනෑම අවස්ථාවකදී විභව බෙදුමක වෝල්ටියතාවන් බෙදී යන ප්‍රමාණයන් ගණනය කිරීමට සරල සූත්‍රයක් ඇත. ඉහත රූපයේම එය දැක් වේ.
 
VR2 = Vin x (R2/(R1+R2))
 
මෙම සූත්‍රය පහසුවෙන්ම මතක තබා ගත හැකියි. එහි භාග සංඛ්‍යාවේ යට කොටසට (හරය) සියලු ප්‍රතිරෝධකවල අගයන්ගේ එකතුව ඇත. උඩ ඇත්තේ සලකා බලන රෙසිස්ටර් එකේ අගයයි. ඉන්පසුඑම භාගය භාහිරින් ලබා දෙන වෝල්ටිතාවෙන් වැඩි කළ යුතුයි. රෙසිස්ටර් ඕනෑම ගණනක් සහිත අවස්ථාවකට වුවද එම සූත්‍රය දැන් පහසුවෙන්ම ගොඩනැඟිය හැකියි නේද? අභ්‍යාසයක් විදියට එක ගණනක් සාදමු. වෝල්ට් 36කින් වෝල්ට් 12ක් ලබා ගැනීමට අවශ්‍ය නම්, ඉහත රූපයේ දැක්වෙන විභව බෙදුම් පරිපථයේ R1, R2 ප්‍රතිරෝධක දෙකට යෙදිය යුතු අගයන් මොනවාද?
 
Vout = Vin (R2/(R1+R2)) → 12 = 36(R2/(R1+R2)) → 12/36 = R1/(R1+R2)
36/12 = (R1+R2)/R2 → 4 = (R1+R2)/R2 → 4(R2) = (R1+R2) → 3(R2) = (R1)
 
ඉහත ක්‍රමාණුකූලව කරපු ගණනය කිරීමෙන් අවසානයට ලැබුණේ 3(R2) = (R1) යන සම්බන්ධතාව හෙවත් අනුපතයයි. එයින් කියන්නේ R2 හි අගය මෙන් තුන් ගුණයක අගයක් R1 ට යෙදිය යුතු බවයි. උදාරහණයක් ලෙස, R2 = 2k නම්, R1 = 3 x 2k = 6k වේ. දැන් අලුත් ප්‍රශ්නයක් පැන නඟිනු ඇත. එනම්, R1 හි අගය R2 අනුව ගණනය කළ හැකි වුවත්, R1 හි අගය තීරණය කරන්නේ කොහොමද යන්නයි. ඇත්තටම ඔබ එය කොහොම තීරණය කළත් එම රෙසිස්ටර් දෙකෙහි අගයන්ගේ අනුපාත ඉහත ආකාරයට 3:1 අනුපාතයෙන් තබන්නේ නම්, හැමවිටම අපට අවශ්‍ය කළ පරිදිම R2 රෙසිස්ටරයෙන් වෝල්ට් 12ක් ලැබේ. ඒ කියන්නේ ඉහත 6k හා 2k වෙනුවට 600k හා 200k හෝ 300k හා 100k හෝ වුවද යෙදිය හැකියි.
 
ඇත්තටම යොදන රෙසිස්ටර්වල අගයන්ගේ කිසිදු බලපෑමක් නැතිද? ගණනය කර ලබා ගත් අනුපාතයට අනුව එම අගයන් එකිනෙකට සාපේක්ෂව පවත්වා ගන්නේ නම්, ඇත්තටම “වෝල්ටියතාවට” කිසිදු බලපෑමක් ඇති නොවේ. බලපෑම ඇති වන්නේ ඒ හරහා ගලන ධාරාවට පමණි. ඔබ දන්නවා විදුලියක්/ධාරාවක් ගලා යන පරිපථයක ප්‍රතිරෝධ අගයන් වෙනස් කිරීමෙන් ධාරාවේ අගය වෙනස් වෙනවා. මෙය තවදුරටත් පැහැදිලි කර ගැනීමට නැවත එම උදාහරණයම සලකා බලමු. Vin = 36V, R1=6k, R2=2k ලෙස ගනිමු. 36 වෝල්ටියතාව රෙසිස්ටර් දෙක වටා පවතී. එනිසා, එම රෙසිස්ටර් දෙක හරහා යම් ධාරාවක් ගලා යයි. එය V=IR යන ඕම් නියමය අනුව පහසුවෙන්ම ගණනය කළ හැකියි.
 
V = IR → Vin = I (R1+R2) → 36 = I (6000+2000) = I (8000)
I = 36/8000 = 0.0045 Amp = 4.5 milliAmpere
 
එනම්, පරිපථය හරහා මිලිඇම්පියර් 4.5ක් ගලා යයි. ඉහත ප්‍රතිරෝධක දෙකෙහි අනුපාත එලෙසම තබාගෙන අගයන් දස ගුණයකින් අඩු කළ විට (එනම්, R1=600ohm, R2=200ohm), ධාරාව දස ගුණයකින් වැඩි විය යුතු නිසා, එය මිලිඇම්පියර් 45ක් ලෙස ලැබේ (අවශ්‍ය නම් ඉහත ආකාරයට එය ගණනය කර බලන්න).
 
මෙම පරිපථය හරිම සරලයි වගේම හරිම රැවටිලිකාරයි. ඉහත විස්තරය ඉගෙන ගත් පසු, ඔබට ඉබේම දැනෙනවා වැඩි වෝල්ටියතාවකින් අඩු වෝල්ටියතාවක් ලබා ගැනීමට ඉතාම පහසුම හා හොඳම ක්‍රමය විභව බෙදුම් පරිපථය කියා. උදාහරණයක් ලෙස 24V කින් වෝල්ට් 3ක් හෝ 6ක් හෝ 12ක් හෝ වෙනත් ඕනෑම ගණනක් ඉතා පහසුවෙන්ම මෙම ක්‍රමයෙන් සාදා ගත හැකියි නේද? එසේ සිතුනා නම් ඔබට වැරදිලා. එච්චරට පහසුවෙන් මෙම පරිපථය ප්‍රයෝජනයට ගත නොහැකියි. ඒ ගැන දැන් විමසා බලමු. විභව බෙදුම් පරිපථයක් ප්‍රයෝජනයට ගන්නා ආකාරය හැමවිටම පහත රූපයේ ආකාරයට වේ. පිටින් ලබා දෙන Vin විභවය, රවුමින් පෙන්වා තිබෙන (මෝටරය, බල්බය, ට්‍රාන්සිස්ටරය ආදී) උපකරණයට/උපාංගයට අවශ්‍ය කරන වෝල්ට් ගණනට වඩා වැඩි නිසා, එය R1, R2 යන විභව බෙදුමක් මඟින් ඊට අවශ්‍ය කරන වෝල්ට් ප්‍රමාණයට කුඩා කර ගනී. ඉන්පසු R2 දෙපස අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට තිබෙන (කුඩා) වෝල්ටියතාව එම උපකරණයට/උපාංගයට නව “බැටරියක්” (වෝල්ටියතා ප්‍රභවයක්) ලෙස ක්‍රියා කරනවා. එහෙත් මෙම උපක්‍රමය සාර්ථක වීමට නම් එක් කොන්දේසියක් අනිවාර්යෙන්ම සැපිරිය යුතු වෙනවාමයි. එය නම්, උපකරණයේ/උපාංගයේ ප්‍රතිරෝධි අගය අනිවාර්යෙන්ම R2 හි ප්‍රතිරෝධි අගයට වඩා අඩුම වශයෙන් දස ගුණයකින්වත් වැඩි විය යුතුය. මෙයද එක්තරා විදියක 10% රීතියකි. එය විසි ගුණය, සිය ගුණය, දහස් ගුණය ආදී ලෙස තව තවත් වැඩි වන තරමට තව තවත් සාර්ථකව ක්‍රියාත්මක වේ.
 

ඉහත කොන්දේසිය පැනවීමට හේතුව සිතා ගත හැකිද? එය ඔබ මීට පෙර උගත් සමාන්තරගත ප්‍රතිරෝධ සම්බන්ධතාවට සම්බන්ධ කාරණාවකි. එය දෙවිධියකට පැහැදිලි කළ හැකියි. විභව බෙදුම් පරිපථයට භාහිර උපකරණයක් (රවුමින් පෙන්වා ඇති පරිදි) සම්බන්ධ කර නැති අවස්ථාවේදි කිසිදු ගැටලුවක් නැතිව පරිපූර්ණව විභව බෙදුම ක්‍රියාත්මක වේ. එහෙත් පරිපූර්ණව එය තිබුණාට ප්‍රයෝජනයක් නැහැ මොකද එම අඩු වෝල්ටියතාවෙන් ප්‍රයෝජනයක් ගැනීමට කිසිදු උපකරණයක් තවමත් ඊට සම්බන්ධ කර නැති නිසා. ඉතිං ඉන් නිසි ප්‍රයෝජන ගැනීමට උපකරණයක් පෙන්වා ඇති පරිදි සම්බන්ධ කළ විගසම එම විභව බෙදුම පරිපූර්ණ බවින් ඉවත්ව දෝෂ ඇති කරනවා. භාහිරින් සම්බන්ධ කරන උපකරණයද සර්කිට් එකට දැනෙන්නේ තවත් ප්‍රතිරෝධයක් (භාර ප්‍රතිරෝධය) ලෙස බව ඔබ දැන් ඉගෙන තිබෙනවා. ඉතිං එම භාර ප්‍රතිරෝධය R2 ප්‍රතිරෝධය සමග සමාන්තරගත සම්බන්ධතාවක් අලුතින් ඇති කර ගන්නවා. එවිට සිදු වන දේ සිතා බලන්න. එම ප්‍රතිරෝධක දෙකේ අගයන් දෙකේ සමක ප්‍රතිරෝධය (තනි ප්‍රතිරෝධී අගය) තමයි දැන් සැලකීමට සිදු වන්නේ, තනියෙන් R2 පමණක් සලකන්නේ නැතිව. ඒ කියන්නේ තවදුරටත් R1ට යටින් තිබෙන්නේ හුදෙක්ම මුලින් තිබූ R2 ප්‍රතිරෝධය නොව, R2 හා උපකරණයේ භාර ප්‍රතිරෝධය යන දෙකෙහි සමක ප්‍රතිරෝධයයි. එවිට, මුලින් තිබූ අනුපාතය දැන් වෙනස්වී, අප නොසිතූ විකෘති වෝල්ටියතාවන් දෙකක් තමයි ඩ්‍රොප් වන්නේ. උදාරහණයක් ලෙස, මුලින් තිබුණේ 1:1 අනුපාතය නම්, Vin=12V නම්, මුලින් අනුපාතයට අනුව වෝල්ට් 6ක් R2 දෙපස ඩ්‍රොප් වේ. එහෙත් ඔබ සවි කරන උපකරණයේ භාර ප්‍රතිරෝධයද R2 ට සමානයි නම්, එම දෙකෙහි සමක ප්‍රතිරෝධය R2 න් අඩක් බවට පත් වේ (සමාන අගයන් දෙකක් සමාන්තරගතව සම්බන්ධ වන විට, අගය අඩක් වන බව මතක තබා ගන්න; එය 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 යන සූත්‍රයෙන් ලැබෙන ප්‍රතිඵලයකි). එවිට මුල් තිබූ 1:1 අනුපාතය දැන් 1:0.5 හෙවත් 2:1 අනුපාතය බවට පත් වේ. ඒ කියන්නේ දැන් R2 දෙපස ඩ්‍රොප් වන්නේ වෝල්ට් 4කි. මෙය මාර ප්‍රශ්නයකි. උපකරණයට වෝල්ට් 6ක් අවශ්‍ය නිසානේ අප වෝල්ට් 6ක් ලබා ගැනීමට මුලින්ම විභව බෙදුම සැලසුම් කළේ. නිවැරදිව ගණනය කර සාදාගත් විභව බෙදුමට උපකරණය සවි කළ ගමන්ම ඉහත පෙන්වා දුන් පරිදි ඊට ලැබෙන්නේ අප බලාපොරොත්තු වූ වෝල්ටියතාව නොවේ.
 
දෙවැනි ආකාරයට ඉහත ප්‍රශ්නය පැහැදිලි කළ හැක්කේ මෙසේය. භාහිරින් උපකරණයක් සවි කර නොමැති විට, බැටරියෙන් ලබා ගන්නා මුලු ධාරාව සම්පූර්ණයෙන්ම ප්‍රතිරෝධ දෙක හරහා පමණක් ගමන් කර නැවත බැටරියට ඇතුලු වේ. එහෙත් භාහිරින් උපකරණයක් සවි කළ විට, එම ධාරාවෙන් කොටසක් එම උපකරණය හරහාද යා යුතුය. ඒ කියන්නේ R1 හරහා ගලා ආ ධාරාව කොටසක් R2 හරහාද අනෙක් කොටස උපකරණය හරහාද බෙදී යයි. මේ නිසා R2 හරහා දැන් ගමන් කරන්නේ මුලින් ගමන් කළ ප්‍රමාණයට වඩා අඩු ධාරා ප්‍රමාණයකි. V=IR අනුව, I අඩු වූ නිසා, එය දෙපස ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටියතාවද සමානුපාතිකව අඩු වේ. මෙම ගැටලුවට විසඳුම තමයි, භාහිර උපකරණයට ගමන් කරන ධාරා ප්‍රමාණය ඉතා අඩු කිරීම (අඩුම තරමින් R2 හරහා ගිය ධාරාවෙන් 10%කට අඩුවෙන්). ධාරාව අඩුවෙන් ගැනීමට නම්, එහි ප්‍රතිරෝධය වැඩි විය යුතුයි නේද? ඒකම තමයි ඉහත සඳහන් කළේ (කොන්දේසිය විදියට) උපකරණයේ (භාර) ප්‍රතිරෝධය අඩුම තරමින් R2 මෙන් දස ගුණයක් වත් වැඩි විය යුතු කියා. දැන් ඔබට කාරණාව පැහැදිලි විය යුතුය. එහි ඇති රැවටිලිකාර ස්වභාවයට හසුවුවොත් ඔබේ පරිපථය අනිවාර්යෙන්ම ක්‍රියා නොකරන බවට කිසිදු සැකයක් නැත.
 
විභව බෙදුම් පරිපථයක් බොහෝවිට ඉහත රූපයේ ආකාරයෙන්ම පැහැදිලිව දර්ශනය නොවී (සැඟව) තිබීමටත් පුලුවන්. විශේෂයෙන් ට්‍රාන්සිස්ටර පරිපථවල මෙය සිදු වේ. ට්‍රාන්සිස්ටර්වල පෙර නැඹුරු ඩයෝඩයේ/ජන්ක්ෂන් එකේ පවතින්නේ ඉතාම අඩු ඕම්ස් ගණනක් නිසා, එය බයස් කරන කොටස සමග නිතරම වාගේ ඉහත ගැටලුව ඇති කර ගන්නවා (මේ ගැන තවමත් වැටහීමක් නැතිනම්, කනස්සලු නොවන්න; ට්‍රාන්සිස්ටර පාඩම්වලදී ඒ ගැන පැහැදිලි කෙරේවි). ඒ ඒ අවස්ථාවල මා ඒවා පෙන්වා දීමට උත්සහ කරන්නම් (ඉදිරියේ එන පාඩම්වල). එනිසා, ඉහත කරුණු ඉතා හොඳින් මතක තබා ගත යුතුමයි ඔබේම පරිපථ නිර්මාණය (circuit design) කරන විට


ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...

No comments:

Post a Comment