به نام خدا
آز الکترونیک 1
جلسه ی اول (11/12/86)
آشنایی مقدماتی
تسلط به آزمایشگاه فیزیک یک و اندازه گیری از جمله:
رنگ مقاومت ها:
طرز استفاده ی صحیح از اهمتر: مثلا هنگام اندازه گیری با اهمتر حتما از برد آزمایشگاهی استفاده کنید. به رنج اهمتر نیز توجه داشته باشید. Overload ، مفهوم آن و نحوه ی نمایش آن را از دفترچه ی مولتی متر یاد بگیرید.
بر روی منابع توجه داشته باشید که GND برای حفاظت است و ولوم Current برای محدود کردن حداکثر جریان. (در صورتی که بار بیشتر از این مقدار مصرف کند خروجی صفر خواهد شد و از این نظر می توان به عنوان محافظ از آن استفاده کرد)
در آزمایشگاه الکترونیک 1 وضعیت های SER و PAR استفاده نمی شوند و فقط کلید STANDYBY گاهی کاربرد دارد.
از مقاومت برای محدود کردن ولتاژ و جریان استفاده می شود (وظیفه ی اصلی مقاومت) ولی تا جایی که بتوانیم از این المان استفاده نمی کنیم چون باعث ایجاد تلفات و در نتیجه توان مصرفی مدار می شود.
از نظر قیمت، قیمت یک مقاومت 0.5 اهم رایج در آزمایشگاه بسیار ناچیز است ولی در هنگام تهیه ی یک مقاومت به غیر از مقدار اهمی آن باید به موارد دیگری از جمله توان قابل تحمل توسط آن توجه داشت.
در یک مدار فرضی ممکن است هنگام طراحی مقدار توان مصرفی مقاومت 8 وات و مقدار آن 0.5 اهم محاسبه گردد. با توجه به وجود خطا در یک مدار واقعی هنگام تهیه ی مقاومت باید در خواست یک مقاومت 0.5 اهم و 10 وات کنیم.
بنابراین قبل از بستن مدار باید توان مقاومت های بکار رفته در آن مدار را محاسبه کنیم.
برای بالا بردن توان مقاومت ها می توان از موازی کردن آن ها استفاده کرد.
مقاومت هایی که مقدار آن ها متغیر است:
VDR: مقاومت متغیر با ولتاژ دو سر آن (این نوع از مقاومت ها در مدار ورودی تلوزیون و تلفن که با ولتاژهای ضربه و کلید زنی رو به رو هستند کاربرد دارد.
دیود:
به هر پیوند P-N یک دیود می گویند.
اگر آند به ولتاژی بزرگتر از کاتد وصل شود آنگاه بایاس مستقیم است و برعکس آن بایاس معکوس.
انواع دیودها:
1- دیود های یکسوساز معمولی
2- زنر
3- نورانی
4- خازنی
5- تونلی
6- نوری
که هر یک علامت مداری مربوط به خود را دارند:
Diode
Zener
diode
Schottky
diode
Tunnel
diode
Light-emitting-diode
Photodiode
Varicap
Silicon controlled rectifier
در دیود خازنی ظرفیت خازنی با تغییر ولتاژ دو سر آن تغییر می کند.
دیود تونلی می تواند از خود مقاومت معکوس نشان دهد. منحنی مشخصه ی آن به صورت زیر است:
یک دیود معمولی می تواند برای یکسوسازی و یا حفاظت در مقابل پلاریته ی اشتباه به کار رود.
دیود های زنر در تنظیم ولتاژ می توانند مفید باشند.
منحنی مشخصه ی دیود زنر:
مثلا فرض کنید می خواهیم تعدادی لامپ با توان های مختلف را تست کنیم. اگر این لامپ ها به پلاریته حساس باشند می توان با دیود معمولی از معکوس وصل شدن منبع به دو سر مدار جلوگیری کرد. در عین حال چون در چنین مداری برای محدود کردن جریان باید از مقاومت های مختلفی برای هر نوع لامپ استفاده شود می توان از یک دیود زنر به منظور حفاظت استفاده کرد.
هنگام خرید یک دیود باید مشخصات دیگری به غیر از نوع دیود نیز بدهیم. از جمله ID، VD و PMax و پس از مشخص شدن این مقادیر به دفترچه ی راهنمای دیود مراجعه می کنیم و از روی آن شماره ی دیود مورد نظر را بدست می آوریم.
برای نامگذاری دیودها چند روش وجود دارد.
* استاندارد امریکایی که در آن شماره گذاری دیود ها از 1N4001 و 1N4002 شروع و ادامه پیدا می کند.
* استاندارد اروپایی که در آن نام هر دیود با دو حرف لاتین شروع شده و به یک شماره ختم می شود.
* استاندارد ژاپن که در آن شماره گذاری با 1S شروع شده و به یک شماره ختم می شود.
دیود های زنر علاوه بر شماره به نام ولتاژ شکست خود نیز معروفند.
مشخصات دیود های را می توانید از طریق اینترنت پیدا کنید.
بررسی رفتار یک دیود معمولی از روی منحنی مشخصه:
برای این کار می توان از روش نقطه یابی استفاده کرد.
اولین آزمایش بدست آوردن مشخصه ی دیود های معمولی و زنر با استفاده از نقطه یابی و نیز با استفاده از اسکوپ است.
دیود یک المان غیر خطی یک طرفه است.
معادله مشخصه ی دیود:
i_D≈I_S (e^(V_D/(ηV_T ))-1)
که در آن IS جریان اشباع معکوس است و 1<η<2، یک پارامتر ثابت است که به جنس دیود و ساختار فیزیکی آن بستگی دارد. معمولا برای سیلیکون 1.4 و برای ژرمانیوم 1 به کار می رود.
VT به صورت زیر تعریف می شود:
V_T=KT/q
در اینجا K ثابت بولتزمن، T دما بر حسب کلوین و q بار الکترون است.
در دمای معمولی (25°C) VT≈26mV بدست می آید.
در حالت بایاس معکوس با وجود تغییرات زیاد ولتاژ جریان تغییر زیادی نمی کند بالعکس در حالت هدایت، ولتاژ دو سر آن با تغییرات جریان تغییر چندانی نمی کند.
منظور از یکطرفه بودن دیود این است که آند و کاتد آن باید در نظر گرفته شوند. (مشخصات آن نسبت به سرهای انتخابی فرق می کند)
در زیر چند نمونه از دیودهای واقعی را مشاهده می کنید:
دیود معمولی و نماد آن:
زنر:
چند نمونه ی واقعی از ال ای دی:
چند نمونه ی واقعی از دیود نوری: