Monday, May 21, 2018

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් IV (Electronics) - 18

කර්චොෆ්ගේ මූලධර්ම

මෙතෙක් සිදු කළ පරිපථ විශ්ලේෂන තුල හා ඉදිරියේදිත් මා නිතරම යොදා ගත් පරිපථ විශ්ලේෂන නියම දෙකක් ඇත. ඒවා කර්චොෆ්ගේ නියම වේ. කර්චොෆ් නමැත්තා විසින් ප්‍රචලිත කර වූ බැවින් ඔහුගේ නමින්ම මේ නියම නම් කර ඇත. මේවා තේරුම් ගැනීම මෙන්ම යොදා ගැනීමද සරලය. කර්චොෆ්ගේ නියම 2ක් පවතිනවා.

1. කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය (Kirchoff’s Voltage Law – KVL)
2. කර්චොෆ්ගේ ධාරා නියමය (Kirchoff’s Current Law – KCL)

වෝල්ටියතා නියමය කර්චොෆ්ගේ පුඩු නියමය (Kirchoff’s Loop Law) ලෙසද හැඳින්වෙන අතර, ඉන් කියන්නේ විදුලිය ගමන් කරන එක් සංවෘත පථයක, එක් තෝරාගත් දිශාවක් ඔස්සේ පවතින වෝල්ටියතාවන් සියල්ලෙහිම එකතුව ශූන්‍ය වන බවයි. ΣV = 0 ලෙස ගණිතානුකූලව එය ඉදිරිපත් කළ හැකිය.


ඉහත රූපය බලන්න. එහි VS නම් වෝල්ටියතා සැපයුමක්/ප්‍රභවයක්/බැටරියක් සහිතව රෙසිස්ටර් දෙකක් ඇත. කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය යෙදීමේදී කොන්දේසිය වන්නේ සංවෘත පථයක් හෙවත් පරිපථයක් පැවතීමයි. එය වලල්ලක්/පුඩුවක් ලෙස පෙනෙන නිසා තමයි පුඩු නියමය යන නමත් යෙදෙන්නේ. දැන් පලමුවෙන්ම කළ යුත්තේ, එම පරිපථයේ වාමාවර්ත හා දක්ෂිණාවර්ත යන කරකැවීමේ දිශා දෙකෙන් එකක් තෝරා ගැනීමයි. ඔබට කැමති දිශාවක් තෝරා ගත හැකිය. ඉහත ආකාරයේ එක් විභව සැපයුමක් සහිත අවස්ථාවකදී බොහෝ අයට එකවර සිතෙන්නේ එම සැපයුමේ ධන අග්‍රයෙන් පටන් ගන්නා ලෙස එම දිශාව තෝරා ගැනීමයි. එනම් පරිපථය හරහා සත්‍ය ලෙසම ධාරාව ගමන් කරන දිශාවම තෝරා ගැනේ. ඉහත රූපයේද කර තිබෙන්නේ එයයි; එහෙත් වෝල්ටියතා සැපයුම් කිහිපයක් තිබෙන විට එකවරම ධාරාව පරිපථය හරහා සත්‍ය ලෙසම ගලා යන දිශාව කිව නොහැකි වන්නටත් පුලුවන්.

සටහන
පහත වම් රූපයේ පරිපථයේ ධාරාව ගලා යන්නේ කුමන දිශාව ඔස්සේද? එය ටිකක් විමසා බලා දැනගත යුතුය.


එක් එක් විභව සැපයුම් සියල්ලෙහිම අවසන්/සමක වෝල්ටියතා අගය සොයා ගෙන, එම සමක වෝල්ටියතා ප්‍රභවයෙන් ධාරාව දැන් ගමන් කරන දිශාව සොයා ගත හැකිය (ඉහත දකුනු රූපය).

කෙසේ වෙතත් මෙම නියමය යෙදීමට දිශාව කුමක් වුවත් අවසාන පිලිතුර එකම වේ; අවශ්‍ය වන්නේ නිශ්චිත දිශාවක් දිගටම සැලකීමයි. දැන් තෝරාගත් දිශාව ඔස්සේ ධාරාවක් ගලා යන්නේ යැයි සිතන්න. එම ධාරාව එක් එක් ප්‍රතිරෝධය හරහා ගලා යෑමේදී ඒ ඒ ප්‍රතිරෝධය දෙපස යම් වෝල්ටියතාවක් බැඟින් පාතනය වේ. මෙන්න මෙම වෝල්ටියතාවන් තමයි දැන් එකතු කරන්නට වන්නේ. මෙම වෝල්ටියතා පාතනයන්වල ධන හා ඍන පැති ගැන සැලකිලිමත් විය යුතුය. ධාරාවක් ප්‍රතිරෝධයක් හරහා ගලා යෑමේදී එම උපාංගය තුලට ඇතුලුවන අග්‍රය ධන ලෙසත්, ධාරාව එම උපාංගයෙන් ඉවත් වන අග්‍රය ඍන ලෙසත් සැලකේ.

වෝල්ටියතා සැපයුම්ද තිබේ නම් ඒවායේ වෝල්ටියතාවන්ද මීට එකතු වේ. එම වෝල්ටියතා සැපයුම්වලත් ධන ඍන භේදය ගැන සැලකිලිමත් විය යුතුය. උදාහරණයට ගත් ඉහත රූපයෙහි රෙසිස්ටර්වල + අග්‍රයට පසුවයි - අග්‍රය පිහිටන්නේ. රෙසිස්ටර් දෙකම මෙම රටාව අනුගමනය කරයි. එහෙත් විභව සැපයුමෙහි පලමුව – අග්‍රයත් දෙවනුව + අග්‍රයත් ලෙස රටාවට ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ. එලෙස පරිපථයේ සලකා බලන දිශාවට ප්‍රතිවිරුද්ධව පිහිටන වෝල්ටියතාවන් - ලකුණ සහිත වේ. විභව සැපයුමක් යනු වෝල්ටියතා පාතනයක් නොවන වගද සිහි තබා ගන්න. මෙවිට ඉහත ලියා ඇති කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය අනුව, පහත ආකාරයට ප්‍රකාශයක් ලැබේ ඉහත රූපය සඳහා.

(+IR1) + (IR2) + (-VS) = 0

ඉහත ප්‍රකාශය සත්‍ය යැයි ඔබට පහසුවෙන්ම පෙනේවි IR1 + IR2 = VS බවට ඉහත ප්‍රකාශය පත් කර ගැනීමෙන්. එනම්, සැපයුම් විභවයෙන් සපයන මුලු වෝල්ටියතාවම රෙසිස්ටර් දෙක විසින් බෙදා ගෙන ඇත. වෝල්ටියතා සැපයුමකින් සපයන වෝල්ටියතාව මුලුමනින්ම එම පරිපථයේ පවතින “කවුරු කවුරුන්” හෝ විසින් රඳවා ගත යුතුය. පිටින් කවුරුවත් (ප්‍රතිරෝධ) සවි කර නැතිනම් (එනම් කෙලින්ම බැටරි අග්‍ර දෙක ෂෝට් කර ඇති විට), බැටරියේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය විසින් බැටරියේ මුලු විභවයම තමන් දෙපස ඩ්‍රොප් කර ගනී. අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ඉතා කුඩා අගයක් නිසා, V=IR යන ඕම් නියමය අනුව ඉතා විශාල ධාරාවක් ගලා යයි. එවිට බැටරිය එකවර ගිනියම් වන්නට රත් වේ; ගිනි ගැනීමටත් හැකියි (පුපුරා යෑමටත් හැකියි). අන්න එමනිසයි බැටරි ෂෝට් වීම කෙසේ හෝ වැලැක්විය යුත්තේ.

ඉහත ආකාරයට රෙසිස්ටර් දෙපස ඩ්‍රොප් වන විභවයන් සියල්ලේ එකතුව එම පරිපථයේ ඇති විභව සැපයුමට සමාන කළ හැකි නිසා, සමහරුන් කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය “පරිපථයේ ඇති වෝල්ටියතා පාතනයන් සියල්ලෙහිම එකතුව ඊට සවි කර ඇති විභව සැපයුමට සමාන වේ” ලෙස ඉදිරිපත් කරයි. රෙසිස්ටර්, කැපෑසිටර්, කොයිල්, ඩයෝඩ, ට්‍රාන්සිස්ටර් සන්ධි වැනි උපාංගවල තමයි විභව පාතනයන් සිදු වන්නේ; බැටරි/වෝල්ටියතා ප්‍රභව/ධාරා ප්‍රභව යනු විභවයන් උත්පාදනය කරන ඒවාය (මේවායේ කුඩා අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයක් ඇතත් ඒවා නොසලකා හැරේ).

දිශාව වෙනස් කළත් ගැටලුවක් නොවන බව මා පැවසුවනෙ. එය එසේදැයි දැන් බලමු. දිශාව පහත ආකාරයට වෙනස් කර ගන්න. දැන් සත්‍ය ලෙසම ධාරාවන් ගලා යන දිශාව හා අප තෝරා ගත් පුඩුවේ දිශාව එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ. එනිසා, KVL ප්‍රකාශය (-IR1) + (-IR2) + (+VS) = 0 → -IR1 – IR2 + VS = 0 වේ. එය නැවතත් -IR1 – IR2 = -VS → VS = IR1 + IR2 බවට පත් වන අතර, මින් පෙරත් ලැබුණේ එයමයි නේද?


පහත පරිපථයේ පෙන්වා දෙන පරිදි කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය අවස්ථා කිහිපයකටම යෙදිය හැකිය. සංවෘත පරිපථය කොටසක් හෙවත් පුඩුවක් පවතින සෑම තැනකටම එය යෙදිය හැකිය. දැන් එක් එක් පුඩුවට KVL යොදමු.


r1i1 + r3(i1 + i2) + r4(i1 + i3) + (-e1) = 0

r1 රෙසිස්ටරය හරහා ගලා යන එකම ධාරාව i1 වේ. එනිසා එම රෙසිස්ටරය හරහා i1r1 ක වෝල්ටියතා ප්‍රමාණයක් ඩ්‍රොප් වේ. එම i1 ගලා යන පුඩුවේම ඊළඟ රෙසිස්ටරය වන r3 හරහා i1 ධාරාවට අමතරව i2 ධාරාවකුත් ගලා යයි. එම ධාරා දෙකම උඩ සිට යටට එකම දිශාවට ගමන් කරන නිසා එම ධාරා දෙකෙහි එකතුවෙන් r3 ගුණ වේ. එම i1 පුඩුවේම ඊළඟ රෙසිස්ටරය වන e4 හරහාත් i1 ට අමතරව i3 ධාරාවකුත් එම දිශාව ඔස්සේම ගමන් කරයි. එලෙස එක් එක් ධාරාවන් ගමන් කරන දිශා ගැනද සැලකිලිමත් වී පහත ප්‍රකාශ දෙකත් විශ්ලේෂනය කර බලන්න.

r2i2 + r3(i2 + i1) + r5(i2 – i3) + (-e2) = 0
r6i3 + r5(i3 – i2) + r4(i3 + i1) = 0

බැටරිවල හා රෙසිස්ටර්වල අගයන් දී ඇති විට, ඉහත එක් එක් පුඩුව තුල ගමන් කරන ධාරාවන් සෙවිය හැකිය. මේ සඳහා ඉහත සමීකරණ 3 විසඳිය යුතුය. සමගාමී සමීකරණ හෝ න්‍යාස යන ගණිත සංකල්ප ඇසුරින් ඒවා විසඳිය හැකියි. ගණිතමය පැත්තෙන් ඒවා හොඳ ගණිත ගැටලු වුවද, පරිපථ නිර්මාණයේදී අපට ඒවා විසඳීමට එතරම් අවශ්‍ය වන්නේ නැත. ඉතා පහසුවෙන් විසඳීමට තරම් අවශ්‍ය දත්ත ප්‍රමාණයක් අපට ඉබේම ලැබේ. ප්‍රායෝගික උදාහරණයක් බලමු.


ඉහත ට්‍රාන්සිස්ටර් පරිපථයේ ඉන්පුට් කොටසට දැන් KVL යොදමු.

RBIB + VBE + (-VCC) = 0 → VCC = RBIB + VBE

ඇත්තෙන්ම මා ඉහත රූපයේ නිල්පාටින් ඇඳ ඇති ජව සැපයුම් වයරය සාමාන්‍යයෙන් පරිපථ සටහන්වල දක්වන්නේ නැත. පුඩුව පැහැදිලි වීම පිනිසයි මා එය ඇන්දේ. එනිසා එය නැතිවත් එම වයරය සිතින් ඇඳගෙන මෙම නියම යෙදීමට පුරුදු වන්න. එලෙසම, එම පරිපථයේ අවුට්පුට් කොටසටත් KVL යොදා පහත ආකාරයේ ප්‍රකාශයක් ලබා ගත හැකියි.

ICRC + VCE = VCC

මෙතෙක් මා පුඩුවක් ඇඳ හෝ සිතින් මවා ගෙන KVL යොදන අයුරුයි පෙන්වා දුන්නේ. ප්‍රායෝගිකව මීටත් වඩා පහසු ක්‍රමයක් තිබේ. එහිදී පරිපථයේ VCC අග්‍රයෙන් පටන් ගෙන භූගතය/GND දක්වා (VEE තිබේ නම් VEE දක්වා) පිලිවෙලින් එක් එක් වෝල්ටියතා පාතනයන් එකින් එක අඩු කර ගෙන ගොස් අවසානයේ = 0 කරන්න.

VCC – IBRB – VBE – GND = 0

GND යනු 0 V වන නිසා, එවැනි ප්‍රකාශයක GND නොලියා සිටිය හැකියි (VCC – IBRB – VBE = 0 බවට එමඟින් පත් වේ). ඉහත ප්‍රකාශය නැවතත් VCC = IBRB + VBE ලෙස ලිවිය හැකියි නේද? මීට පෙර පුඩු ආකාරයෙනුත් ලැබුණේ එයමයි. එහෙත් මෙම ක්‍රමයේදි පුඩුවක් ලෙස සලකා නොව රේඛීය ලෙස සලකායි එය සිදු කළේ; එය පහසුවකි.

දැන් KCL ගැන බලමු. එය Kirchoff’s Point Law, Kirchoff’s Nodal Law, Kirchoff’s Junction Law ආදි නම්වලින්ද හැඳින්වේ. KVL ටත් වඩා පහසුවෙන් මෙය අවබෝධ කර ගත හැකිය. එහි නිර්වචනය පහත ආකාරයට ලිවිය හැකිය.

පර්පථයක ඕනෑම ලක්ෂ්‍යයක් සැලකුවොත්, එම ලක්ෂ්‍යයට ඇතුලුවන ධාරා හා එම ලක්ෂ්‍යයෙන් පිට වන ධාරා සියල්ලෙහිම එකතුව ශූන්‍ය වේ. ගණිතානුකූලව එය Σ I = 0 ලෙස ලිවිය හැකිය.

අර සලකා බලන ලක්ෂ්‍යය යම් වයරයක එක් ස්ථානයක් විය හැකිය. එවිට, වයර් එක දිගේ එක් පැත්තකින් එම ස්ථානයට ධාරාව (Ii) ඇතුලු වේ. එම ඇතුලු වෙච්ච ධාරාව ඒ ක්ෂණයෙහිම එම ලක්ෂ්‍යයෙන් ඉවත්ව වයරයේ අනෙක් පැත්තට ගලා ගෙන යයි (මෙම පිටවන ධාරාව Io ලෙස නම් කරමු). ඒ කියන්නේ ඇතුලු වූ ධාරාව පොඩ්ඩක්වත් අඩුවක් නැතිව පිට වේ. එය ඉතිං කොහොමත් සිදු විය යුත්තක්නෙ. එනිසා Ii = Io ලෙස ලිවිය හැකියිනෙ. එයම Ii + (-Io) = 0 ලෙසත් ලිවිය හැකියි. මෙහිදී ලක්ෂ්‍යය තුලට ඇතුලුවන ධාරා + ලෙසද, ඉන් පිටවන ධාරා - ලෙසද සලකා ඇත (අවශ්‍ය නම්, ලක්ෂ්‍යය තුලට ඇතුලුවන ධාරා - ලෙසත්, ඉන් පිටවන ධාරා + ලෙසත් සැලකිය හැකියි).


තනි වයරයක ලක්ෂ්‍යයක් මතත් KCL යෙදිය හැකි බව දැන් පැහැදිලියි; නමුත් අප එය කරන්නේ නැහැ මොකද එය අමුතුවෙන් KCL යොදාගෙන අවබෝධ කර ගැනීමට හෝ විශ්ලේෂනය කිරීමට තරම් දෙයක් නොවන නිසා. එහෙත් හැමතිස්සේම අප KCL යොදන්නේ සන්නායක කිහිපයක් එකට එකතු වන “මංසන්දියකටය” (node). මෙවිට එම ලක්ෂ්‍යයට/මංසන්දියට විවිධ පැති/වයර් ඔස්සේ ධාරා ඇතුලු වේ හා පිට වේ.


ඉහතදී පෙන්වා දුන් ලෙස, එම ලක්ෂ්‍යයට විවිධ වයර් ඔස්සේ ධාරාවන් කොතරම් ගණනක් ඇතුලු වුවත්, එම ලක්ෂ්‍යයෙන් පිටතට විවිධ වයර් ඔස්සේ ධාරාවන් කොතරම් ගණනක් පිට වුවත්, එම “ඇතුලුවන ධාරාවන්ගේ එකතුව හැමවිටම පිටවන ධාරාවන්ගේ එකතුවට සමාන වේ. එනිසා KCL අන්න එලෙසත් අර්ථ දැක්වේ.

ඇත්තෙන්ම කර්චොෆ්ගේ නියම දෙක සරල වුවත්, පරිපථ සැලසුම්කරණයේදී නැතිවම බැරි වටිනා නියම වේ.
0 Read More »

Wednesday, May 16, 2018

the GENIUS ඉස්කෝලෙ මහත්තයා

0
"ඉස්‌කෝලෙට වතුර තිබුණෙ නෑ. කම්කරුවා උනෙත් මම... ඉංජිනේරුවා උනෙත් මම... අන්තිමට මං පරීක්‌ෂණ කරලා වතුර මෝටරයක්‌ නොමැතිව අඩි සීයක්‌ පමණ ඉහළින් තියෙන ඉස්‌කෝලෙට ජලය ලබා ගත්තා... ඒ වැඩේ සරලව කියනවනම් මෙහෙමයි සිද්ධ උනේ... මං ළිං පත්ලට උමගක්‌ කපලා අඟල් 6 ක බටයක්‌ එළුවා. එතෙන්ට අඟල් පහ හමාරක බටයක්‌ සවි කරලා පියවරෙන් පියවර ඉහළට එන්නට කුඩා බට යොදා ගත්තා... ඒ ක්‍රමයට මට මුළු පාසලටම වතුර දෙන්න පුළුවන් උනා..."

"අතීතයේ සීගිරියේ ගල මුදුනටම ජලය ගෙන ගියෙත් මේ මූලධර්මය පාවිච්චි කරලා. වතුර මෝටරයක්‌ නැතිව පාසල් භූමියෙ අඩි 100 ක්‌ උසට වතුර ගෙනිච්ච අපි පාසල් භූමියේ වතුර මල් පවා සවි කර තිබෙනවා. මෙම නිර්මාණයට හිමිකම් පත්‍රයක්‌ (පේටන් බලපත්‍රයක්‌) ලබා ගැනීමට අවශ්‍ය කටයුතු සකස්‌ කර ගෙනයන බැවින් එම ජල සැපයුම් ක්‍රමය පිළිබඳව අදාළ කරුණු සම්පූර්ණයෙන්ම අනාවරණය කිරීමට නොහැකියි. මේ වන විට විදුහලේ සියලුම අවශ්‍යතාවයන් සඳහා මෙම ළිඳෙන් වසර පුරාවටම ජලය ලබා ගන්න පුළුවන්. කිසිම වියදමක්‌ යන්නේ නැහැ."




Read More »

Thursday, May 10, 2018

ලංකාවේ ප්‍රබුද්ධ දේශපාලනය

3
ඇමති මණ්ඩලය වසර 3ක් ඇතුලත 4 පාරක් ඇනුවා... පත් කරපු ආණ්ඩුකාරයන් පැය 24ක් යන්නට මත්තෙන් නැවත මාරු කළා... කල්දාපු පාර්ලිමේන්තුව යලි රැස් කරන්න එකම ගැසට් එක 3 පාරක් ගැහුවා... ඊයෙ පත් කරපු ටිම්බර් කොර්පරේෂන් සභාපතිව අද ඉවත් කළා... අප්පට "සිරා" මුගෙ වැඩ හරියට මිස්ටර් බීන් වගේ... බාගෙවිට, අලුත් ටිම්බර් චෙයාර්මන් පට්ට හොරෙකු කියා දැන ගත්තේ පත්තරෙන්ද දන්නෙ නැහැ.

වෙලාවකට මේ යකා කිරෙන් බාල වෙච්ච එකෙක්දැයි සිතෙන තරම්ය. ජනපතිවරණය කාලේ තමන්ට වැඩිපුරම අපහස කරපු එවුන් ඉතා ළඟින් තබා ගෙන සිටී. එකල ජාතික රූපවාහිනියේ රාජපක්ක ජාතකය උදේ හවා පෙන්වූ අග්‍රගන්‍ය මාධ්‍ය ගණිකාවක් වූ ටීඑන්එල් රූපවාහිනියෙන්ද එලවා දැමූ චමුදිත සමරවික්‍රම ජනපති මාධ්‍ය අධ්‍යක්ෂක බවට පත් කර ගෙන ඇත. එවැනි විශ්වාස ඝාතකයන් සඳහා පත්වීම් විශාල ගණනක් කර ඇත.

ඒ අතර විජේදාස රාජපක්කගේ අලුත් ඇමතිකම ගැනද දෙයක් කීමට සිතේ. ඌව ඇමතිකමෙන් එලවා දැමුවේ මේ අගමැතිය. එම අගමැති යටතේම නැවත ඇමතිකමක් දැරීම විජේදාස වැනි දේශපාලුවන්ට නම් එතරම් ප්‍රශ්නයක් විය නොහැකිය. චන්ද්‍රිකාගේ කාලයේ රාජ්‍ය ආයතනවල නඩුහබ විශාල ගණනක් තමන්ට ලබා ගෙන විශාල මුදලක් හම්බ කර ගත් බවද දන්නෝ කියති. ශ්‍රේෂ්ඨාධිකරණය අසූචි ගොඩක් බවට පත් කළ සූකර ගනයේ අගවිනිසුරුවෙකුගේ ධූර කාලයේදී මන්ත්‍රින්ට පක්ෂ මාරු කිරීමට අවස්ථාව සලසා දී පාර්ලිමේන්තු සම්ප්‍රදාය උඩුයටිකුරු කිරීමටද මුල් වූයේ මූය. ඒ සියල්ලම සමහරවිට ජනයාට අමතක වන තරම් අතීත සිදු වීම් විය හැකිය. එහෙත් හම්බන්තොට වරාය නැවත චීනයෙන් ගන්නවා යැයි කටමැත දෙඩවූ, මේ රජය නීතය අවභාවිතා කරන බවට චෝදනා කළ, ආණ්ඩුවට කියන්න තියෙන සියලු දෝෂාරෝපණ සිදු කර තවමත් මාස කිහිපයක් පමණි. හරියට කෝමා සිහිමුර්ජාවෙන් නැගිටපු එකෙකු මෙන් ඒ සියල්ල මූට අමතක වී, එම ආණ්ඩුවේම කැබිනට් එකට රිංගුවේ අර සමහර සල්ලාලයන් ගැහැනියකගේ රෙද්ද අස්සට රිංගන්නා සේ ලොල්ලෙකු වෙමිනි.

මේ අතර හැමදාමත් වගේ කාලයක් අපේද වීරයකුව සිටි වෙලේවිදාන (ෆීල්ඩ් මාෂල්) සරත් පොන්සේකා තමන්ගේ කලවැදි සක්කිලි ස්වභාවය පෙන්නුම් කළේ රටේ වෙච්ච දේවලට අගමැතිට දොස් නොකිසා සියලු දෝෂ ජනපති හරහා යැවීමෙනි. ඇත්තටම ඌ ගැලපෙන්නේ කුලී හේවායකුටය. එම මොහොතේ තමාට ලෙව කෑමට මස් කටු දෙන ස්වාමියාට සේවය කිරීම උගේ සිරිතයි.

රනිල් බැඳුම්කර කොමිසමට කැඳවූ විට තමන් සිටියේ නම් තමන්ගේ අගමැතිව එසේ යවන්නේ නැතැයි ප්‍රසිද්ධියේ රාජපක්ක කියා සිටියේ නීතියේ ආධිපත්‍යය ගැන තඹේකට මායිම් නොකරමිනි. එය උගේ ජන්ම ගතිය බව ඌ රජ කළ සමයේ කියුම් කෙරුම්වලින් අප ප්‍රත්‍යක්ෂයෙන්ම දනී. ඒකාව එලවා දැමීමට රටම පෙල ගැසුනෙත් එනිසාය. මැයි දිනය කල් දැම්මේ ආගමික නායකයන්ගේ ඉල්ලීම පරිදි බවත්, එසේ සිදු කිරීම සුදුසු බවත් ප්‍රසිද්ධ මාධ්‍ය ඉස්සරහා ප්‍රකාශ කළ පර්සි මහින්ද රාජපක්ක, එසේ පවසා දිනක් ගත වෙන්නටත් පෙර එතැන් සිට මැයි දිනයත් මේ ආණ්ඩුව පස්සට ගෙනිච්චා යැයි චෝදනා කළේය. ඇත්තටම මුං කතා කරන්නේ මුඛයෙන්ද නැතිනම් අධෝමුඛයෙන්දැයි සොයා බැලිය යුතුය.

ඉස්සර මා පෞද්ගලිකවත් ආර්ථික විද්‍යාව ගැන ප්‍රායෝගික දෙයක් උගත්තේ බන්දුල ගුණවර්ධනගෙනි. එතරම් සාරගර්භ විචාර හා කතා ඔහු සිදු කළේය. එහෙත් අද වන විට ඌ කට හැරියොත් කියන්නේ ටොන් පචයි. ශනිගේ දෘෂ්ටියෙන් සුභ ග්‍රහයන්ද අසුභ වන්නා සේ, රාජපක්කගේ දෘෂ්ටිය නිසා බන්දුල ගුනවර්ධන, දිනේෂ් ගුනවර්ධන වැන්නන්ද සිතා ගත නොහැකි ලෙස වන්දිභට්ටයන් බවට පත්ව ඇත. සුපිරි දේශපාලන ගණිකාවන් බවට පත්ව ඇත.

මාද දැන් වසරක දෙකක පමන සිට පැවසූ දෙයක් ඊයේ පෙරේදා මහා බැංකුව විසින්ම පවසු දැක සතුටට පත් වීමි. එනම්, රුපියල බාල්දු වීම නිසා අපේ විදෙස් ණය ඉහල යෑම සිදු වන ආචාර්ය බන්දුල ඇතුලු බොහෝ දෙන් නිරන්තරයෙන් පැවසීය. එය විහිලුවක් බව ආර්ථික විශේෂඥයන් නොවන අපද ප්‍රශ්න කළත්, එය පැහැදිලි කිරීමට ඊනියා ආර්ථික විද්‍යාඥයන් ඉදිරිපත් නොවීය. අඩුම ගානේ එවන් ශාස්ත්‍රිය මට්ටමේ දෙයක්වත් රට තුල ඒ ප්‍රමාණයට වැදගත් අයුරින් සාකච්ඡාවට පත් නොවන තරමට රට ජරාජීර්ණ වී ඇත. facts (සත්‍ය) පවා එක එක්කෙනාගේ මත (opinion) අතර සඟවා ඇත.

එක ජනතා ඡන්දයක්වත් නොගෙන ලිස්ට් එකෙන් පාර්ලිමේන්තු විත්, බරපතල ඇමතිකම් දරන මලික් සමරවික්‍රම වැනි රනිල්ගේ ඇට ලෙව කන ලොලු බයියන් රටක් උකසට තබා වෙළඳ ගිවිසුම් ගසයි. අඩුම ගානේ පාර්ලිමේන්තුව හරහා එම ගිවිසුම් ratify කිරීම තරම්වත් නීතිගරුක නොවී සිටින්නේ හරියට රට මුංගේ පෞද්ගලික බූදලයක් සේ සිතාගෙනය.

ලංකාවේ සමස්ථ දේශපාලනය දෙතුන් දෙනෙකුගේ පාප දෘෂ්ටියෙන් නීච වී ඇත. එනිසා ඉබේම රාජ්‍ය සේවයත් අන්ත දූෂිත වී ඇත. මුලු රටම අරාජික දූෂිත ස්වභාවයක් ගනී.  රාජපක්ක හා රනිල් යන කොඩිවින දෙක කපන තෙක් රටට සෙතක් අත් වේ යැයි සිතිය නොහැකිය. මුදලට, තනතුරුවලට, බලයට, හා ලිංගික සැපට ලොල් වෙමින් උගතුන් හා දේශපාලන/සිවිල් ක්‍රියාකාරුවන් යැයි කියා ගන්නා බොහෝ එවුන්ද මුනිවත රකී. දැන්වත් සිරාගේ බබා හුකුං ග්‍රහ දෝෂය දුරු වෙලා රනිල්ගේ "ගේ" පාලනය අවසන් කිරීමට පුරුෂ ශක්තිය ලැබේවා යැයි ප්‍රාර්ථනා කරමු. එසේ නොවුණොත්, අකැමති විකල්පයට යෑමට ඉබේම පීඩනයක් ඉන් සිදු වේ.
Read More »

Monday, May 7, 2018

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් IV (Electronics) - 17

0
එමිටර් රෙසිස්ටරය යෙදීමෙන් ධාරා වර්ධනය වෙනස් නොවන නිසා, එය β ලෙසම පවතී. ධාරා වර්ධනය හා වෝල්ටියතා වර්ධනයත් දැන් දන්නා නිසා, ඒ දෙක එකිනෙකට ගුණ කළ විට ජව වර්ධනය ලැබේ.

එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේ පවතින ට්‍රාන්සිස්ටරයක අවුට්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය කොපමණද? එය එමිටර් රෙසිස්ටරයක් නැති කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේ පවතින අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් අගයෙන් වෙනස් නොවේ; එනම් RC ම වේ. ඇත්තටම මේ ගැන (එනම් කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේ ට්‍රාන්සිස්ටරයක අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් අගය ගැන) යමක් කිව යුතුය. පහත විස්තරය එමිටර් රෙසිස්ටරයක් දැමූ හා නොදැමූ අවස්ථා දෙකටම අදාල වේ.

යම් වින්‍යාසයක ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් හා අවුට්පුට් ඉම්පිඩන්ස් ගැන කතා කරන්නේ සංඥා (ඒසී) විදුලිය පදනම් කර ගෙනය. “බේස්-එමිටර් කොටස” තුල අභ්‍යන්තරයේ යම් ප්‍රතිරෝධයක් පවතී; එය තමයි re ලෙස ගත්තේ. එලෙසම, “බේස්-කලෙක්ටර් කොටස” තුලද අභ්‍යන්තරයේ යම් ප්‍රතිරෝධයක් පවතී (rc). මෙම rc අගයත් අප පිටින් සවි කරන්නක් නොව, ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාකාරිත්වය නිසා ඉබේම හට ගන්නා එකකි. එහි ඕම් අගය මෙගාඕම් ගණනකි (සෛද්ධාන්තිකව එහි ඕම් අගය අනන්තයකි).

අධියර දෙකක් අතරේ සංඥාවක් ගලා යන විට, අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් යනු පසුඅධියරයේ සිට පෙරඅධියරය දෙස බලන විට, පසුඅධියරයට පෙනෙන/දැනෙන පෙරඅධියරයේ සමස්ථ ප්‍රතිරෝධයයි. මෙවිට, අප විසින් සවි කරන කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරයක්ද සහිත කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේ කලෙක්ටර් අග්‍රය දෙස පසුඅධියරයේ සිට බලන විට සංඥා විදුලි ධාරාව ගලා යන්නේ පහත රූපයේ ආකාරයට බෙදී යමිනි. විදුලි ධාරාවක් බෙදී ගමන් කරන විට, එතැන ඇත්තේ සමාන්තරගත සම්බන්දයක්නෙ (rc // RC ලෙස සමාන්තරගත සම්බන්දයක් // මඟින් සංඛේතවත් කෙරේ “එකතු කිරීම” + යනුවෙන් සංඛේතවත් කරන්නා සේ).

ඉතිං, අතිදැවැන්ත ඕම් අගයක් සහිත rc සමඟ එතරම් විශාල අගයක් නොවන RC සමාන්තරගතව පවතින විට, කුඩා ඕම් අගය එහි සමක අගය ලෙස ගත හැකියිනෙ (rc >> RC නිසා RC // rc RC වේ). අන්න එලෙසයි කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේදී අවුට්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය RC ට සමාන වන්නේ.

සටහන
ඉහත විස්තරය තුල මා rc ලෙස සටහන් කළ ප්‍රතිරෝධයම ඉහත රූපයේ මා සටහන් කර ඇත්තේ ro ලෙසයි. ඔබ කියවන පොතපතෙහිද මේ ආකාර දෙකෙන්ම එම ප්‍රතිරෝධය දක්වා තිබිය හැකිය. rc ලෙස සටහන් කරන විට එය කෙලින්ම කලෙක්ටර් අග්‍රය ආශ්‍රිතව පවතින ප්‍රතිරෝධයක් බව පැහැදිලි වේ. එහෙත් ro ලෙස පවතින විට ඉන් කියන්නේ output resistance එකක් බවයි. කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේදී මේ දෙකම එකයි. එහෙත් අප ඉහත සාකච්ඡාව තුල “අවුට්පුට් රෙසිස්ටන්ස්” යනු rc හා RC දෙකෙහිම සමක අගය ලෙසයි ගත්තේ. මෙම පටලැවිල්ල විසඳන්නේ කෙසේද?

ඇත්තටම, ට්‍රාන්සිස්ටරය තනිව (වෙනත් භාහිර උපාංග හා සම්බන්ද නොකර) සලකන විට, එහි අවුට්පුට් රෙසිස්ටන්ස් අගය ro ලෙස තමයි සලකන්නට සිදු වන්නේ. වෙනත් රෙසිස්ටර් භාහිරින් සම්බන්ද කරන්නේ නැහැනෙ. එහෙත් RC පිටින් සවි කරන විට, එම ro ප්‍රතිරෝධය ඉහත රූපයේ ආකාරයට RC සමඟ සමාන්තරගත වේ. එවන් පරිපථයක දැන් සමක ප්‍රතිරෝධයක් පවතී. කෙසේ වෙතත් මේ පටලැවිල්ල මතු වන්නේ නැහැ ro වෙනුමට rc ලෙස සටහන් කරන ක්‍රමය භාවිතා කරන විට.

ඇත්තටම එමිටර් රෙසිස්ටරයක් සවි කිරීමෙන් ලැබෙන වාසි මොනවාද? එමිටර් රෙසිස්ටරයක් සවි කිරීම නිසා පරිපථයට ඇති වන තත්වය emitter degeneration කියා හඳුන්වනවා. ඩිජෙනරේෂන් යන වචනය ඇසෙන විට, එතැන නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් තිබෙන බව හැඟවෙනවා. ඒ කියන්නේ එමිටර් රෙසිස්ටරය නිසා පරිපථයේ නෙගටිව්/ඩිජෙනරේටිව් ෆීඩ්බැක් ඇති වෙනවා. පරිපථයට ලැබෙන වාසි සියල්ල අත් වන්නේ මෙම නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එක නිසාය. මතකද ෆීඩ්බැක් ගැන කතා කරන විට සඳහන් කළා නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් නිසා සංඥා වර්ධනය අඩු විය හැකි වුවත්, ඉන් විශාල වාසි ගණනාවක් ලැබෙනවා කියා? බයිපාස් කැපෑසිටරයක් යොදා ගනිමින් සංඥා හායනය වීමේ දෝෂයද මඟ හරවා ගන්නා හැටි අප දැන් දන්නවා.

එමිටර් රෙසිස්ටර් එක ඍජුවම ට්‍රාන්සිස්ටරයේ අවුට්පුට් එකට සම්බන්ද නැත. එහෙත් අවුට්පුට් ධාරාව (එනම් කලෙක්ටර් ධාරාව) තමයි එමිටර් ධාරාව ලෙසත් RE හරහා ගලා යන්නේ. එම ධාරාව නිසා එමිටරය දෙපස වෝල්ටියතාවක් පාතනය වේ. පහත ඡේදයේ හිඟි කෙරෙන පරිදි එම වෝල්ටියතාව තමයි ඉන්පසු ට්‍රාන්සිස්ටර් වර්ධකයේ ඉන්පුට් කොටසට ලැබෙන්නේ. ඒ කියන්නේ මෙම ෆීඩ්බැක් එකේදී, කරන්ට් එකයි සාම්පල් කරන්නේ (එනම්, කරන්ට් සාම්ප්ලිං ක්‍රමය මෙහි පවතී).

කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේදී බේසයට ලැබෙන සංඥා ධාරාව බේස්-එමිටර් සන්ධිය/කොටස හරහා ගොස්, එමිටර් අග්‍රයෙන් එලියට විත් භූගත වේ. ඉතිං, එම සංඥාවට දැන් ශ්‍රේණිගතව පවතින re හා RE හරහා යෑමට සිදු වේ. ඒ කියන්නේ එමිටර් රෙසිස්ටරය (RE) ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ඉන්පුට් කොටසේ අංගයක්ව පවතී; එය පවතින්නේ ශ්‍රේණිගතවද වේ. ඒ අනුව, මෙම එමිටර් රෙසිස්ටරය හරහා පාතනය වන වෝල්ටියතාව ඉන්පුට් කොටසට ඍජුවම බලපානවා (එසේත් නැතිනම්, එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස පාතනය වන වෝල්ටියතාව ඉන්පුට් කොටසට ලැබෙනවා යැයිද පැවසිය හැකියි). එය සීරීස් මික්සිං ක්‍රමයයි (වෝල්ටියතාවක් මිශ්‍ර කරන විට එය සීරීස් මික්සිං ලෙසනෙ හඳුනා ගන්නේ; ෆීඩ්බැක් පාඩමේ මේ ගැන කතා කළා).

එනිසා, RE මඟින් ඇති කරන්නේ කරන්ට් සීරීස් ෆීඩ්බැක් එකකි. දැක්කද මෙතැන මහා ලොකුවට ෆීඩ්බැක් පරිපථ කොටසක් නැත. අඩුම ගානේ බැලූබැල්මට මෙතැන ෆීඩ්බැක් සිදු වන බවක්ද එකවර නොපෙනේ. ෆීඩ්බැක් පාඩමේදිත් මා සඳහන් කළ පරිදි තනි රෙසිස්ටරයකින් එය පහසුවෙන්ම සිදු කළ හැකියි. දැන් මෙම ෆීඩ්බැක් එක නෙගටිව් කියා දැනගන්නේ කෙසේද? එයත් පහසුවෙන් සොයා ගත හැකියි.

අවධානය යොමු කරන්න එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ කොමන් එමිටර් පරිපථයක් වෙත. VCC අගය වැඩි වීම නිසා හෝ වෙනත් කරුණක් නිසා හෝ කලෙක්ටර්/එමිටර් ධාරාව එහි සැලසුම් කළ නිවාත අගයෙන් ඉහලට යනවා යැයි සිතමු. එම ධාරාව එමිටර් රෙසිස්ටරය හරහා භූගතයට යන නිසා, එමිටර් රෙසිස්ටරයේ උඩ + ලෙසත් එහි පහල – (හෝ භූගතය) ලෙසත් පවතිනවා. එ් කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයේ එමිටර් අග්‍රයේ පවතින්නේ යම් ධන විභවයක්. එමිටර් ධාරාව දැන් වැඩි වීම නිසා, එමිටර් වෝල්ටියතාවද වැඩි වී ඇත.

VB = VE + VBE නිසා හා බයස් කිරීම මඟින් VB නියතව පවත්වා ගන්නා නිසා, VE වැඩි වීම VBE අඩු වීමට හේතු වේ. ඒ කියන්නේ එමිටර්-බේස් සන්ධියේ පෙරනැඹුරුව අඩු වේ. ඒ අනුව එමිටර් ධාරාව වැඩි වන විට සිදු වන්නේ සන්ධියේ පෙරනැඹුරුව අඩු වීමයි. එවිට, ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාවට එය බලපායි. එනම්, VBE වෝල්ටියතාව අඩු වීම බේස් ධාරාවේ අඩු වීමකට හේතු වී, එම අඩු වෙච්ච බේස් ධාරාව β අගයෙන් ගුණ වී ලැබෙන්නේද පෙරට වඩා අඩු කලෙක්ටර්/එමිටර් ධාරාවකි. ඒ කියන්නේ ෆීඩ්බැක් එක නිසා අවුට්පුට් වන සංඥාව අඩු වී ඇත. එය නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එකක ලක්ෂණයයි.

සටහන
යම් මොහොතක ඉන්පුට් කරන සංඥාව 2 mV යැයි සිතමු. එය 100 ගුණයකින් වර්ධනය වෙනවා යැයි සැලකුවොත්, 200 mV ක් අවුට්පුට් වේ. එම අවුට්පුට් වෝල්ටියතාවෙන් 0.1% නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් කරනවා නම්, එම මොහොතේදී ඉන්පුට් සංඥාවේ අලුත් අගය වන්නේ (2 – 0.2) mV = 1.8 mV වේ. අවශ්‍ය නම්, මෙම ප්‍රතිශතය අවුට්පුට් වෝල්ටියතාවේ ප්‍රතිශතයක් ලෙස නොව, ඉන්පුට් වෝල්ටියතාවේ ප්‍රතිශතයක් ලෙසද පැවසිය හැකිය. ඒ අනුව, ඉන්පුට් වෝල්ටියතාවේ ප්‍රතිශතයක් ලෙස ෆීඩ්බැක් වන්නේ 10%ක ප්‍රතිශතයකිනි (2 mV කින් 10%ක් යනුත් 0.2 mV වේ) . 200 mV ක අවුට්පුට් සංඥාව නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් වීම නිසා දැන් 1.8 mV x 100 = 180 mV දක්වා අඩු වී ඇත; (200 – 180)/200 = 10% කින්.

මේ අනුව, නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එකකදී, ඉන්පුට් සංඥාව යම් ප්‍රතිශතයකින්/අනුපාතයකින් අඩු කිරීමක් පමනක් සිදු වේ. මෙම අඩුවන ප්‍රතිශතය/අනුපාතය අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට සකස් කර ගත හැකියි. උදාහරණයක් බලමු. කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේදී එමිටර් රෙසිස්ටරයක් නැතිව, කලෙක්ටර් රෙසිස්ටර් අගය කිලෝඕම් 1 , re අගය ඕම් 10ද නම්, එහි වෝල්ටියතා වර්ධනය -1000/10 = -100 වේ. එහෙත් දැන් ඊට ඕම් 100ක එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදුවේ නම්, AV = -RC/RE යන සූත්‍රය අනුව, නව වෝල්ටියතා වර්ධනය -1000/(100+10) = -9 වනු ඇත. ඒ කියන්නේ වර්ධනය දළ වශයෙන් 11 ගුණයකින් අඩු වී ඇත.

ඉතිං RE මඟින් නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් සිදු වන බව දැන් පැහැදිලිය. ඩිකප්ලිං කැප් යොදා සංඥාව ෆීඩ්බැක් වීම සාමාන්‍යයෙන් නවතා දමනවා. RE යෙදීමෙන් අත්වන වාසි ගැන බලමු.

RE යෙදීම නිසා පරිපථයේ වෝල්ටියතා වර්ධනය තීරණය කිරීමේදී එය වැදගත් සාධකයක් බවට පත් වේ (AV = -RC/RE). එය හොඳ තත්වයකි මොකද එවිට වර්ධනය සම්පූර්ණයෙන්ම තීරණය වන්නේ අපගේ අභිමතය පරිදි යොදා ගන්නා රෙසිස්ටර් අගයන් දෙකක් මතයි. එය නොතිබුණේ නම්, වෝල්ටියතා වර්ධනය තීරණය වනු ඇත්තේ -RC/re මඟිනි. මෙහි RC යනු අප විසින් යොදන රෙසිස්ටරයක් නිසා එහි පාලනය තිබෙන්නේ පරිපථය නිර්මාණය කරන කෙනා අතේය. එහෙත් re හි අගය උෂ්ණත්වය හා තවත් සාධක මත වෙනස් වේ. ඔබ මීට පෙර දුටු re = 25/IE (mA) යන “අහිංසක” සමීකරණය වලංගු වන්නේ උෂ්ණත්වය දළ වශයෙන් සෙල්සියස් 27දී පමණ වන බව මීට පෙරත් මා පෙන්වා දුන්නා (මෙම සමීකරණයේ සත්‍යම ස්වරූපය ගැන දෙවැනි අතිරේකයේ විස්තර වේ); උෂ්නත්වය විචලනය වන විට re අගයත් විචලනය වේ.

තවද, වෝල්ටියතා වර්ධනය β මතද රඳා පවතී. AV = -RC/re යන සමීකරණයෙන් β සාධකය එකවර නොපෙනුනත්, වෝල්ටියතා වර්ධනය සොයන වෙනත් සූත්‍රයකින් β සාධකය එහි පවතින බව පෙන්වා දිය හැකිය. ඉතිං, එමිටර් රෙසිස්ටරයක් දැමූ විට, සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයකින් උෂ්නත්වය විචලනයට හා β විචලනයට වර්ධකය අසංවේදී වේ.

පරිපථයක් සාර්ථකව නිර්මාණය කිරීමේදී එහි අත්‍යවශ්‍ය සියලු සාධක අපට හොඳින් පාලනය කළ හැකි විය යුතුය. උෂ්නත්වයට හෝ වෙනත් දෙයක් අනුව එම සාධක වෙනස් වන්නේ නම් පරිපථය අප බලාපොරොත්තු වන ක්‍රියාකාරී මට්ටමින් ඔබ්බට යාවි.

මෙහි තවත් වාසියක් වන්නේ ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය ඉහල යෑමයි. re ට වඩා හැමවිටම වාගේ RE අතිවිශාල වන අතර, කොමන් එමිටර් වින්‍යාසයේදී ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය (β+1)(RE+re) β(RE+re) βRE වේ. ඒ කියන්නේ එමිටර් රෙසිස්ටර් අගය β වලින්ද ගුණ වී තවත් විශාල අගයක් සේ දැනේ. පෙරඅධියරයට වඩා පසුඅධියර ඉම්පිඩන්ස් අගය විශාල වීම සුදුසු නිසා RE මඟින් අපට වාසියක් ලැබී ඇත.

RE යෙදීම මඟින් අත් වන තවත් වාසියක් ඇත; එනම් පරිපථ කොටස් දෘඪ වීමයි. එමිටර් රෙසිස්ටරයක් නැති විටදී, ට්‍රාන්සිස්ටරයේ බේසය මත තිබිය යුත්තේ 0.7 V පමණ වෝල්ටියතාවක්නෙ. බේසය මත ඇති මෙම කුඩා නිවාත බේස් වෝල්ටියතා අගය සංඥා ප්‍රභවයෙන් එන සංඥා වෝල්ටියතාවට සාපෙක්ෂව එතරම් විශාල නොවිය හැකිය.


සංඥාව යනු ඒසී විදුලියක් ලෙසත් නිවාත අගයන් යනු ඩීසී විදුලියක් ලෙසත් සලකන අතර, සංඥා විදුලිය විචලනය වීම මඟින් නිවාත අගයන් විචලනය වීම හැකි තරම් අවම කළ යුතුය. ඊට අදාල පරිපථ කොටස stiff (දෘඪ) කරනවා යැයි කියනවා. තවත් විදියකට එය කියතොත්, ට්‍රාන්සිස්ටරයක නිවාත අගයන් සෙට් කරන පරිපථ කොටස් වෝල්ටියතා ප්‍රභව (වෝල්ටේජ් සෝස්) හෝ ධාරා ප්‍රභව (කරන්ට් සෝස්) ලෙස පවත්වා ගෙන යා යුතුය; ඉන් හැඟවෙන්නේ පසුඅධියර කොටසේ ඉම්පිඩන්ස් අගය විචලනය වීම මඟින් තමන් එම පරිපථ කොටස්වල පවතින ස්ථාවර වෝල්ටියතා හෝ ධාරා වෙනස් නොවිය යුතු බවයි.

ය උපමාවකින් මෙසේ කිව හැකිය. ඔබ ගාව රුපියල් 100ක් තිබේ නම්, ඉන් රුපියල් 20ක් යාචකයකුට දීමෙන් ඔබට දැනෙන වෙනසක් ඇති වේ (100 කින් 20ක් කියන්නේ දැනෙන ප්‍රමාණයක්නෙ). එහෙත් දැන් ඔබ සතුව රුපියල් ලක්ෂයක් තිබේ නම්, ඉන් රුපියල් 20ක් දීම ඔබට දැනෙන්නේ නැත. ඉතිං යාචකයකුට මුදලක් දුන් විට ඉන් තමන්ට නොදැනෙන තරමට “පොහොසත්කමක්” තිබීම වැදගත් නේද?

එය පරිපථ නිර්මාණය කිරීමේ යම් රීතියකි. ට්‍රාන්සිස්ටර්වලදී මෙම කොන්දේසිය සපුරා ගත හැකි හොඳම ක්‍රමයක් නම්, සංඥා විදුලියට සාපේක්ෂව නිවාත විදුලි අගයන් හැකි තරම් විශාලව තැබීමයි. එනම්, සංඥාව ස්මෝල් සිග්නල් පැත්තට බර කරනවා.

උදාහරණයක් ලෙස, එය සිදු කිරීමට තමයි අප විභව බෙදුම් බයස් ක්‍රමය යොදා ගැනීමේදී බේස් ධාරාවට වඩා 10 ගුණයක පමණ ධාරාවක් බේස් රෙසිස්ටර් දෙක හරහා යෑමට සලස්වන්නේ. මෙමඟින් බයස් රෙසිස්ටර් පද්ධතිය, ධාරාව සඳහා දෘඪ කිරීම සිදු වේ. ඉතිං, එය තවත් දෘඪ කිරීමට හැකියිනෙ බේස් රෙසිස්ටර් යුගලය හරහා බේස් ධාරාව මෙන් 10 ගුණයක නොව 100 ගුණයක හෝ දහස් ගුණයක ධාරාවක් යෑමට සැලැස්වීමෙන්. ඔව් එසේ කළ හැකි නම් හොඳයි; එහෙත් මෙහි තවත් නරක පැත්තක්ද තිබේ. එනම්, රෙසිස්ටරයක් හරහා ධාරාවක් යවන විට ඉන් තාපය උත්සර්ජනය කරයි; එය විදුලි නාස්තියක් පමනක් නොව අමතර තාපය ජනනය වීමක්ද වේ. ධාරාවේ වර්ගයෙන් එම තාප උත්සර්ජනය සිදු වේ (P = I2R අනුව). ඒ අනුව ධාරාව දෙගුණයකින් වැඩි කරන විට තාප උත්සර්ජනය එහි වර්ගය වන 4 ගුණයකින්ද, ධාරාව 10 ගුණයකින් වැඩි කරන විට තාප උත්සර්ජානය 102 = 100 ගුණයකින් ආදී ලෙස ඉතා සීග්‍රයෙන් වැඩි වේ. එනිසයි බේස් ධාරාව මෙන් 10 ගුණයක් වන සේ තබා තිබෙන්නේ.

පරිපථයක අවශ්‍යතාවට වඩා වැඩිපුර ධාරාවන් ගලා යෑම හැකි තරම් අවම කළ යුතුය (එමඟින් අනවශ්‍ය තාප උත්සර්ජනයන් නවතා ගත හැකිය). වියලි කෝෂ (බැටරි) භාවිතා කරන්නේ නම්, එමඟින් වැඩි කාලයක් බැටරි පාවිච්චි කළ හැකි වේවි.

එයත් පරිපථ නිර්මාණය කිරීමේදී සැලකිලිමත් විය යුතු තවත් රීතියකි. නිවාත බයස් ධාරාව සඳහා එම පරිපථ කොටස එසේ දෘඪ වුවත් නිවාත බයස් වෝල්ටියතාව එමඟින් තවමත් දෘඪ වී නැත. සංඥා වෝල්ටියතාව 10 mV නම්, බේසය මත පවතින නිවාත වෝල්ටියතාවේ ප්‍රතිශතයක් ලෙස එය (10 mV /700 mV) x 100 = 1.43% කි. ප්‍රායෝගික වශයෙන් බලන විට මෙම ප්‍රතිශතය 10%ට බොහෝ අඩු නිසා මෙම උදාහරණයේදී නම් සංඥාවට සාපෙක්ෂව බේසය දැනටමත් හොඳ දෘඪතාවක් පෙන්වයි.

එමිටර් රෙසිස්ටරයක් සවි කරන විට වෝල්ටියතාව සඳහාද බයස් රෙසිස්ටර් කොටස තවත් දෘඪ වේ. එමිටර් රෙසිස්ටරය නිසා එමිටර් අග්‍රය මත යම් ධන වෝල්ටියතාවක් පිහිටන අතර, එම අගයට තවත් 0.7 V ක වෝල්ටියතාවක් එකතු වී (VB = VE + VBE අනුව), බේස් අග්‍රය මත වෝල්ටියතාව දැන් ඉහල යයි. මෙවිට බේසය හා භූගතය අතර සවි කරන බයස් රෙසිස්ටරය දෙපස වැඩි වෝල්ටියතාවක් ඩ්‍රොප් වේ. එමිටර් රෙසිස්ටරය දැමූ පසු සංඥා වෝල්ටියතාවට සාපේක්ෂව බේසය මත නිවාත වෝල්ටියතාව ප්‍රතිශතයක් ලෙස (10 mV / 2200 mV) x 100 = 0.45% කි. ඒ කියන්නේ තිබුණාට වඩා බොහෝ ස්ටිෆ් වී ඇත.


පහත රූපය බලන්න. ඉහත කතා කළ බොහෝ කරුණු මෙම වගුව තුල දැක ගත හැකියි. විවිධ බේස් ධාරාවන් හා විවිධ β අගයන් සඳහා ගණනය කර ලබා ගත් අගයන් එහි ඇත. එහි සමක අගය යන තීරුවෙන් පෙන්වන්නේ Rdown හා Rup යන බේස් බයස් රෙසිස්ටර් යුගලයේ සමක ප්‍රතිරෝධයයි. (සමක අගය) // rin යන තීරුවෙන් කියන්නේ එම රෙසිස්ටර් යුගලයේ සමක අගය ට්‍රාන්සිස්ටර් ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය සමඟ සමාන්තරගතව සාදන සමක අගයයි (මෙම අගය තමයි සංඥා ප්‍රභවයට සත්‍ය ලෙස දැනෙන්නේ).


එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ විට සංඥා ප්‍රභවයට දැනෙන සමස්ථ සමක අගය ඉහල ගොස් ඇති බව ඉහත වගුවෙන් පෙනේ. වගුවේ අවසානයට ඇති තීරුවෙන් කියන්නේ බේස් බයස් රෙසිස්ටර් යුගලයේ සමක අගය හා ට්‍රාන්සිස්ටර් ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අතර අනුපාතයයි. මෙම අනුපාතය වැඩියි නම්, ඉන් කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටර් ඉන්පුට් කොටස මඟින් බයස් රෙසිස්ටර් යුගලය මත සර්කිට් ලෝඩිං කරන බවයි. එය යහපත් තත්වයක් නොවේ.

සංඥා ගමන් කරන පරිපථ මාර්ගය දිගේ තිබෙන පරිපථ කොටස් අතර තිබිය යුතු වැදගත් සම්බන්දතාවක් තිබේ. එනම්, පෙරඅධියරයේ (මුල් පරිපථ කොටසක) ඉම්පිඩන්ස් අගයට වඩා පසුඅධියරයේ (පසු පරිපථ කොටසක) ඉම්පිඩන්ස් අගය විශාල විය යුතුය. එවිටනෙ සංඥා වෝල්ටියතාව ඉතා හොඳින් ඉදිරියට යන්නේ.

බේස් බයස් රෙසිස්ටර් හරහා යන ධාරා ප්‍රමාණය වැඩි කළොත් එමඟින් බයස් රෙසිස්ටර් අගයන් අඩු වී, සර්කිට් ලෝඩිං තත්වයද යහපත් වේ. මෙවිට සමක අගය තීරුවේ අගයන්ද අඩු වේ; තාප උතසර්ජනයද වැඩි වේ. බේස් ධාරාව මෙන් 10 ගුණයක ධාරාවක් බේස් බයස් රෙසිස්ටර් හරහා යන ලෙසයි ඉහත වගුවේ අගයන් ගණනය කර තිබෙන්නේ. උදාහරනයක් ලෙස, එය 20ගුණයක් (දැනට පවතින මට්ටමින් දෙගුණයක්) කළ විට, අර අනුපාතය තවත් අඩු වී සර්කිට් ලෝඩිං තත්වය (දැනට තිබෙන මට්ටමට වඩා) දෙගුණයකින් අඩු වේ.

අවාසනාවකට මෙන්, එමිටර් රෙසිස්ටරය යෙදීමෙන් සර්කිට් ලෝඩිං තත්වය අයපහත් අතට හැරී තිබේ. ට්‍රාන්සිස්ටරයේ β අගය වැඩි වන්නට වන්නට එය තව තවත් බරපතල වන බවද පෙනේ. යම් විචලනයක්/සාධකයක් වෙනස් කරන විට එය සමහර පැතිවලට හොඳින්ද තවත් සමහර පැතිවලට නරකින්ද බලපානවා. එනිසා වඩා ප්‍රශස්ථ මට්ටමකට පරිපථය අගයන් තැබීමටයි උත්සහ කළ යුත්තේ.
 
කිසියම්ම හෝ හේතුවක් නිසා (හැබැයි සංඥාව නිසා නොව), කලෙක්ටර් ධාරාව ඉහල හෝ පහල ගියොත් ඉන් පරිපථයේ නිවාත අගයන් විශාල ලෙස එහා මෙහා යෑම අඩු වෙනවා RE යෙදීම මඟින් (100%ක්ම නැති නොවේ). පෙර විස්තර කළ ලෙසට, කලෙක්ටර් ධාරාව ඉහල ගියොත් නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් මඟින් කලෙක්ටර් ධාරාව ට්‍රාන්සිස්ටරය විසින් ඉබේම අඩු කෙරේ. එලෙසම, කලෙක්ටර් ධාරාව වැඩි වන විට ඊට විරුද්ධ දේ සිදු වේ. ඒ කෙසේද?

කලෙක්ටර් ධාරාව අඩු වන විට, එමිටර් රෙසිස්ටරය හරහාද එම අඩු වෙච්ච ධාරාව ගමන් කිරීම හේතුවෙන්, එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස පාතනය වූ වෝල්ටියතාව දැන් අඩු වේ. VB = VE + VBE අනුව, එවිට VBE අගය ඉහල යයි. එමඟින් බේස් ධාරාව ඉහල යන අතර, එම වැඩි වෙච්ච බේස් ධාරාව β අගයෙන් ගුණ වීමෙන් කලෙක්ටර් ධාරාවද තිබුණට වඩා වැඩි අගයක් ගනී. ඒ කියන්නේ ඉස්සෙල්ලා (මොකක් හරි හේතුවක් නිසා) අඩු වෙච්ච කලෙක්ටර් ධාරාව දැන් ෆීඩ්බැක් එකෙන් වැඩි විය.

ඉහත ඡේද දෙකෙහි විස්තර කළ දේම සංඥාව සඳහාත් සිදු වෙනවා බයිපාස් කැප් යොදන්නේ නැතිනම්. ඇත්තටම සංඥාව සඳහාද යම් තරමක නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එකක් සිදු වීම වාසියකි. එහෙත් එම වාසිය හොඳින්ම ලබා ගන්නේ ලාජ් සිග්නල් වර්ධක විසිනි. අප මේ කතා කරමින් සිටින ස්මෝල් සිග්නල් වර්ධක හෙවත් පෙරවර්ධක සඳහා එම වාසිය එතරම් වැදගත් නොවේ. එම වාසිය වන්නේ සංඥා වර්ධකයේ අරේඛීය ස්වභාවය (non-linearity) අඩු කිරීමයි. මෙහිදී යම් ප්‍රමානයක නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් කිරීමක් සංඥාවටද සිදු කරයි. එය කරන ආකාර දෙකක් ඇත. මා දන්නවා එසේ කීවාට ඔබට එය තේරෙන්නේ නැත. එහෙත් පසුවට අප ලාජ් සිග්නල් වර්ධක සැලසුම් කරන විට, මේ ගැන ඉතා හොඳින් සාකච්ඡා කරමු.

Thermal Runaway

තර්මල් රනවේ (තාපික පලායෑම) යනු ට්‍රාන්සිස්ටර්වලට තාපය නිසා ඇතිවන එක් අහිතකර තත්වයකි. එනම්, ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාකාරී වෙමින් පවතින විට එය ක්‍රමයෙන් රත් වේ. ට්‍රාන්සිස්ටර් ඇතුලු ඕනෑම උපාංගයක් රත් විය හැකි උපරිම අගයක් තිබේ. එම අගය ඩේටාෂීට් එකේ සටහන් කර ඇත. සුදුසු උපක්‍රම යොදා එම උපරිම උෂ්නත්වයට අඩුවෙන් එම උපාංග හැමවිටම පවත්වාගෙන යා යුතුය (ඒ සඳහා විවිධ උපක්‍රම ඇත). එහෙත් තාපික පලායෑම යටතේ අප කතා කරන්නේ එවන් ප්‍රශ්නයක් නොවේ.

පිලිස්සී යන තරමට අධික උෂ්නත්වයකට පත් නොවූවත්, ට්‍රාන්සිස්ටරයක උෂ්නත්වය ඉහල යන්නට යන්නට එය β අගයට බලපායි; re අගයටත් බලපායි. උෂ්ණත්වය ඉහල යන විට β අගය ඉහල යයි. බීටා අගය නියතව ඉහල අගයක්ව පැවතීම වාසියක් වුවත් මෙලෙස උෂ්නත්වය අඩු වැඩි වන වන වාරයට β ද අඩු වැඩි වීම සංඥා විකෘතියකට හේතු වෙනවා. නිවාත අගයන් මෙන්ම සංඥාවද වෙනස් වෙනවා β වෙනස් වීමෙන්.

උදාහරණයක් ලෙස, නිවාත අගයන් තීරණය කරන විට කලෙක්ටර් ධාරාව β වලින් බෙදීමෙන්නෙ අප බේස් ධාරාව තීරණය කළේ. ඉතිං, උෂ්නත්වය වැඩි වීම නිසා β අගය වැඩි වීමෙන් බේස් ධාරාව මෙම වැඩි වෙච්ච β අගයෙන් ගුණ වී සැලසුම් කළ ප්‍රමාණයට වඩා වැඩි නිවාත කලෙක්ටර් ධාරාවක් ලැබේ. එවිට කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාව පහල ගොස් සංඥාවේ පහල කොටස් ක්ලිප් විය හැකිය.

ඒ විතරක්ද නොවේ, උෂ්ණත්වය වැඩි වීමෙන් β වැඩි වී එමඟින් කලෙක්ටර් ධාරාව වැඩි වේ. කලෙක්ටර් ධාරාව වැඩි වීම නිසා පෙරටත් වඩා ට්‍රාන්සිස්ටරය රත් වේ. ට්‍රාන්සිස්ටරය පෙරටත් වඩා රත් වීම නිසා එම උෂ්ණත්ව වැඩි වීම මඟින් β අගය ආයෙත් වැඩි වේ. මෙය චක්‍රයක් සේ දිගින් දිගටම සීඝ්‍රයෙන් සිදු වේ. තාපික පලායෑම කියන්නේ මෙන්න මෙම විෂම චක්‍රයටයි. ඉතා ඉක්මනින්ම ට්‍රාන්සිස්ටරයට දැරිය හැකි උපරිම උෂ්ණත්වයට ළං වී ට්‍රාන්සිස්ටරය ඉන් පිලිස්සී යාවි.


එනිසා උෂ්ණත්වයට ට්‍රාන්සිස්ටරය හැකි තරම් අසංවේදී කරවිය යුතුය. එය සිදු කරන ඉතා හොඳම ක්‍රමය නම් අප ඉහතදී කතා කළ එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදීමයි. බලන්න එමිටර් රෙසිස්ටරයකින් කොතරම් වාසි ලැබෙනවාද?

එමිටර් රෙසිස්ටරයෙන් තාපික පලායෑම අවම කරන්නේ කෙසේද යන්න දැන් ඔබටම තර්ක කර බැලිය හැකි විය යුතුය. කෙසේ වෙතත් මා එය කෙටියෙන් විස්තර කරන්නම්. උෂ්ණත්වය ඉහල යෑම නිසා β අගය ඉහල යනවා යැයි සිතමු. එවිට කලෙක්ටර් ධාරාව ඉහල යයි. එමඟින් එමිටර් රෙසිස්ටරය හරහා ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටියතාවද වැඩි වී එමිටර් වෝල්ටියතාව වැඩි කරයි. ඉන් VBE අගය අඩු වී, බේස් ධාරාවද එමඟින් අඩු වේ. දැන් β අගය වැඩි වුවද, බේස් ධාරාව අඩු වී ඇති නිසා වැඩි වෙච්ච β හා අඩු වෙච්ච බේස් ධාරාව එකිනෙකට ගුණ වීමෙන් ලැබෙන කලෙක්ටර් ධාරාව නැවත අඩු වේ. ඒ කියන්නේ β වැඩි වීමෙන් වැඩි වූ කලෙක්ටර් ධාරාව නැවත අඩු වී යථා තත්වයට පත් වේ. එමඟින් අමතරව ට්‍රාන්සිස්ටරය රත් වීම වැලකී ගොස් විෂම චක්‍රයද නවතී.

උෂ්ණත්වය අඩු වුවොත් ඉහත ක්‍රියාවලියේ විලෝමය සිදු වී නිවාත අගයන් වෙනස් වීම අවම කරයි. උෂ්ණත්වය අඩු වීමෙන් β අඩු වී එමඟින් කලෙක්ටර් ධාරාවද අඩු වේ. එවිට එමිටර් රෙසිස්ටරයේ දෙපස ඩ්‍රොප්වන වෝල්ටියතාව අඩු වී එමිටර් වෝල්ටියතාවද අඩු වේ. එමඟින් VBE අගය වැඩි වී, ඉන් බේස් ධාරාව වැඩි වේ. වැඩි වෙච්ච බේස් ධාරාව අඩු වෙච්ච β මඟින් ගුණ වීමෙන් කලෙක්ටර් ධාරාව තිබූ නිවාත මට්ටමට නැවත එස වේ.


අප මෙතෙක් කතා කළේ ස්ථිර බයස් ක්‍රමය යොදා ගෙන පොදු විමෝචක වින්‍යාසයේ පෙරවර්ධක පරිපථයක් නිර්මාණය කරන අයුරුය. ඒ සමඟම පරිපථ සැලසුම්කරණයේදී වැදගත් වන බොහෝ කරුණුද අප සොයා බැලුවා. දැන් බලමු අනෙක් ප්‍රචලිත බයස් ක්‍රම දෙකත් යොදා ගෙන පරිපථ සැලසුම් කරන අයුරු.

ඊට පෙර සාරාංශගත කරමු ස්ථිර බයස් ක්‍රමයේ තිබෙන දෝෂ කුමක්ද කියා. අප නිර්මාණය කරන පරිපථ එම ගණනය කිරීම් අනුවම ක්‍රියාකාරි වේ නම් කුමන බයස් ක්‍රමය යොදා ගත්තත් එතරම් ගැටලුවක් ඇති නොවේ. එහෙත් උෂ්ණත්වය ආදී සාධක නිසා පරිපථය ක්‍රියාකාරිව තිබියදී එහි නිවාත අගයන් සේම ට්‍රාන්සිස්ටරයේ සමහර පරාමිතින් එහා මෙහා විචලනය වේ. තවද, කලෙක්ටර් ධාරාව සැලසුම් කළ අගයට වඩා එහා මෙහා යන විටත් නිවාත අගයන් හා සමහර ට්‍රාන්සිස්ටර් පරාමිතින් විචලනය වේ. ෆික්ස්ඩ්/ස්ථිර බයස් ක්‍රමයේදී මෙම විචලනයන් තනිවම පාලනය කළ නොහැකිය.

කෙසේ වෙතත් ස්ථිර බයස් ක්‍රමය ඉතා සරලය. බයස් කිරීමට අවශ්‍ය උපාංග ගණනද අඩුය. තවද, ස්මෝල් සිග්නල් වර්ධක සඳහා නිවාත අගයන් තරමක් එහා මෙහා ගියාට එතරම් ප්‍රශ්නයක්ද නැත. එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදීමෙන් පරිපථය ස්ථාවර කර ගතද හැකිය. එනිසා ස්ථිර බයස් ක්‍රමයත් තවමත් භාවිතා වේ විශේෂයෙන් ස්මෝල් සිග්නල් වර්ධක සඳහා.
Read More »