مدارهاي مجتمع

تكنولوژي هاي متعدد ساخت IC ها :

الف – تكنولوژي RDL

ب- تكنولوژي RTL

ج – تكنولوژي DTL

د- تكنولوژي TTL

ر- تكنولوژي MOS

ز- تكنولوژي CMOS

مهم ترين تكنولوژي ها براي ساخت آي سي ها تكنولوژي TTL , CMOS   است .

 

انواع IC ها:

1-     آي سي هاي آنالوگ – كه با سيگنال هاي پيوسته عمل مي كند .

2-     آي سي هاي منطقي يا ديجيتال – كه با سيگنال هاي منطقي كار مي كنند ، اين سيگنال ها داراي دو حالت پايين و بالا هستند .

آي سي هاي آنالوگ در مدارات مقايسه كننده ، مبدل هاي ولتاژ به جريان ، چند برابر كننده ها ، فيلتر ها و ... بكار مي روند . اما آي سي هاي ديجيتال در مدارات محاسبات رياضي ، در حافظه ها و شمارش گرها بكار مي رود .

 

 

آپ امپ

 تقويت کننده های آپ امپ 

 

براي تقويت بيش تر در تقويت كننده ها از مدارات چند ترانزيستوري استفاده مي شود . براي بيش تر كردن راندمان از مدارات پوشپول استفاده مي شود و براي بيش تر كردن ضريب تقويت جريان از مدارات دارلينگتون و تقويت كننده هاي تفاضلي استفاده مي شود .

يك تقويت كننده عملياتي يا آپ امپ به مجموعه اي از يك يا چند تقويت كننده تفاضلي و يك سري تقويت كننده ديگر و انواع مداراتي كه براي بهبود مشخصات تقويت كننده ي تفاضلي به كار مي رود اطلاق مي شود .

آپ امپ  دو ورودي و يك خروجي دارد و در پايه ي تغذيه يك ورودي با علامت منفي مشخص شده به آن ورودي معكوس كننده مي گويند . اگر سيگنالي به اين ورودي داده شود با 180 درجه اختلاف فاز تقويت شده آن در خروجي ظاهر مي شود . ورودي ديگر كه با علامت مثبت مشخص شده به آن ورودي غير معكوس كننده مي گويند . اگر سيگنالي به اين ورودي داده شود خروجي تقويت كننده است .

 

انواع تقويت كننده ي عملياتي :

تقويت كننده ي عملياتي جمع كننده ( معكوس ولتاژ )

تقويت كننده ي عملياتي جمع كننده ( غير معكوس ولتاژ )

تقويت كننده تفاضلي ( مقايسه كننده يا تفريق كننده )

تقويت كننده ي عملياتي خطي

تقويت كننده عملياتي غير خطي

فيلتر پايين گذر ( انتگرال گير ) – يك مدار تقويت كننده ي آپ امپ با يك خازن در فيدبكش تشكيل يك مدار انتگرال گير را مي دهد . در اين مدار اگر موج ورودي مربعي باشد ، خروجي موج مثلثي است .

فيلتر بالا گذر ( مشتق گير )- اگر جاي خازن ومقاومت را در مدار انتگرال گير عوض شود مدار مشتق گير مي شود . در مدار مشتق گير اگر ورودي موجي مثلثي باشد ، خروجي موجي مربعي است .

معرفی حسگرها و انواع آنها

  حسگر:

حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه‌‌گیری می‌کند و آنرا به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌نماید.
حسگرها معمولاً در طبقه اول مدارات کنترلی قرار می‌گیرند.  

 

انواع حسگرها :

فاصله ، رنگ ، نور ، صدا ، حرکت و لرزش ، دما ، دود و ...

 

  مزایای سیگنالهای الکتریکی:

سهولت تقویت کمیتهای الکتریکی
پردازش راحت تر و ارزان تر
انتقال آسان
قابلیت ذخیره و نمایش
دقت بالا
سرعت بالا
و...  

 

 حسگرهای مورد استفاده در رباتیک :

حسگرهای تماسی (Contact)
حسگرهای هم جواری (Proximity)
حسگرهای دوربرد (Far away)  

 

  حسگرهای تماسی:

آشکارسازی تماس دو جسم
اندازه‌گیری نیروها و گشتاورهایی که حین حرکت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد می‌شود

 

حسگرهای هم‌جواری :

آشکارسازی اشیا نزدیک به ربات
القایی
اثرهال
خازنی
آلتراسونیک
نوری

 

حسگرهای دوربرد :

فاصله سنج (لیزر و آلتراسونیک)
بینایی (دوربینCCD)

 

حسگر نوری (گیرنده-فرستنده) :

از یک دیود نورانی (فرستنده) و یک ترانزیستور نوری (گیرنده) تشکیل شده است
 

خروجی حسگر نوری :

سطح سفید= صفر ولت
سطح سیاه= پنج ولت

 

رگولاتورها ( تثبيت كننده ي ولتاژ )

در اغلب دستگاه هاي الكترونيكي مثل راديو ، TV براي تأمين ولتاژ DC از مداري به نام منبع تغذيه استفاده مي شود ، كه برق شهر را به برق  DC تبديل مي كند .

معمولا ولتاژ DC بدست آمده ، مقداري ريپل دارد ، همچنين ولتاژ خروجي در اثر تغييرات ولتاژ ورودي ( برق شهر ) و يا تغييرات جريان باز ( مصرف كننده ) تغيير مي كند ، به همين دليل به اين ولتاژ DC بدست آمده ولتاژ رگوله مي گويند .  در يك منبع ايده آل ولتاژ خروجي بايد مستقل از تغييرات ولتاژ ورودي و يا تغييرات جريان بار باشد ، به همين دليل از مدارات رگولاتور ولتاژ براي تثبيت ولتاژ خروجي استفاده مي كنند .

انواع رگولاتور ولتاژ :

الف – رگولاتور ساده

ب- رگولاتور ولتاژ موازي

ج- رگولاتور ولتاژ سري

 

نوسان ساز ها ( اسيلاتورها )

 

نوسان ساز مداري است كه بدون اعمال سيگنال متناوب به ورودي آن و با استفاده از يك ولتاژ DC بتواند يكي از موج هاي متناوب AC مثل سينوسي ، مربعي ، دندان اره اي و مثلثي را بسازد . مدارات نوسان ساز در دستگاه هاي سيگنال ژنراتور ، مدارات راديو و تلويزيون و فرستنده ها كاربرد دارند .

تقويت كننده هاي قدرت

تقويت كننده هاي قدرت آنهايي هستند كه توان قابل ملاحظه اي به خروجي منتقل مي كنند ، به اين تقويت كننده ها ، تقويت كننده ي POWER نيز مي گويند و معمولا در طبقه انتهايي مدار قرار مي گيرند .

 

انواع تقويت كننده هاي قدرت :

1-     تقويت كننده ي قدرت تك ترانزيستوري – اغلب در كلاس A كار مي كنند و از طريق ترانس ( چوك بلندگو ) به بلندگو متصل مي شوند .

 

2-     تقويت كننده ي قدرت پوشپول ( جفت ترانزيستوري )  - از 2 ترانزيستور كلاس B براي تقويت كامل سيگنال استفاده مي شود .

 

3-     تقويت كننده دارلينگتون – از دو ترانزيستور بصورت دارلينگتون استفاده مي شود كه دو توع

 

4-     تقويت كننده دارلينگتون – از دو ترانزيستور بصورت دارلينگتون استفاده مي شود كه دو توع NPN و PNP هستند .

 

5-     پوشپول قرينه يا مكمل يا كمپلي منتاري

 

6-     تقويت كننده تفاضلي – اين مدار از دو ترانزيستور مشابه كه در اميتر باهم مشتركند تشكيل شده است.

تقويت كننده ها

يك تقويت كننده ي الكترونيكي تقويت كننده اي است كه سيگنال ضعيفي به آن وارد مي شود و سيگنال تقويت شده اي از آن خارج مي شود به چنين تقويت كننده اي آمپلي فاير مي گويند .

 انواع تقويت كنده ها :

1-     بيس مشترك C.B

2-     اميتر مشترك C.E

3-     كلكتور مشترك C.C

 

تقويت كننده هاي چند ترانزيستوري يا چند طبقه :

 

تقسيم بندي تقويت كننده هاي چند طبقه بر اساس نوع اتصال ( نوع كوپلاژ ) :

1-     كوپلاژ R.C( كوپلاژ خازني ) – هرگاه دو تقويت كننده توسط خازن به يكديگر متصل شوند ، كوپلاژ را خازني يا R.C   مي گويند .

2-     كوپلاژ مستقيم يا D.C – هر گاه دو تقويت كننده مستقيما بهم وصل بشوند كوپلاژ مستقيم است .

3-     كوپلاژ ترانسفورماتوري – در اين كوپلاژ تقويت كننده ها توسط ترانس به هم متصل مي شوند .

كلاس هاي تقويت كننده ها :

تقويت كننده هاي ترانزيستوري بر حسب چگونگي تقويت سيگنال ورودي به 4 كلاس تقسيم مي شوند ، هر كلاس معين مي كند چه قسمت هايي از موج ورودي به خروجي ظاهر مي شود .

الف – تقويت كننده ي كلاس A – تقويت كننده اي كه تمام قسمت هاي يك موج سينوسي را تقويت كند .

ب- تقويت كننده ي كلاس B – تقويت كننده اي است كه فقط نيم سيكل از موج را تقويت مي كند .

ج – تقويت كننده ي كلاس AB  - اين تقويت كننده كمي بيش تراز نيم سيكل را تقويت مي كند .

باياس ترانزيستور

براي اينكه بتوانيم از ترانزيستور بعنوان تقويت كننده و سوئيچ و ... استفاده كنيم بايد ابتدا ترانزيستور را مورد تغذيه Dc  قرار دهيم . اين تغذيه را باياس ترانزيستور مي گويند . براي اينكه ترانزيستوري شروع به كار كند بايد بصورتي در مدار قرار گيرد كه ديود بيس – اميتر آن در باياس مستقيم و ديود كلكتور – بيس در باياس معكوس باشد، در غير اين صورت ترانزيستور خاموش مي باشد .

 

انواع باياس ترانزيستور :

1-     باياس ثابت ( مستقيم ) : در اين باياس بيس توسط يك مقاومت RB به منبع ولتاژ Dc متصل مي گردد .

2-     باياس كلكتور – بيس ( باياس اتوماتيك ) : در اين باياس بيس توسط يك مقاومت RB به كلكتور متصل است .

3-   باياس سرخود : دراين باياس بيس توسط مقاومت R1 به منبع تغذيه ي Dc و توسط مقاومت R2 به زمين متصل است و توسط اين دو مقاومت و يك تقسيم ولتاژ بين آن ها ولتاژ ثابتي براي بيس فراهم مي كند .

 

ساختمان داخلي ترانزيستور

ترانزيستور از سه لايه نيمه هادي نوع P , N  كه در كنار هم قرار مي گيرند تشكيل شده است . اين لايه هاي نيمه هادي به دو صورت كنار هم چيده مي شوند .

P-N-P         ,           N-P-N

 

ترانزيستور NPN ( تيپ منفي ) و ترانزيستور PNP ( تيپ مثبت ) .

سه پايه اي كه از نيمه هادي ها خارج مي شوند به نام هاي اميتر (E)  يا منتشر كننده ، بيس (B) يا پايه و كلكتور (C) يا جمع كننده نام گذاري شده اند . نيمه هادي كه اميتر را تشكيل ميدهد نسبت به دولايه ي بيس و كلكتور ناخالصي بيش تري دارد و لايه ي بيس نسبت به كلكتور و اميتر ناخالصي كم تري دارد .

در نتيجه از نظر ناخالصي پايه هاي ترانزيستور به اين ترتيب از كم به زياد قرار مي گيرند : بيس ، كلكتور و اميتر .

 

مدل ديودي ترانزيستور :

اين نوع  ترانزيستورها را به اختصار ترانزيستورهاي BJT  (Bipolar Juncetion Transistor )  يا ترانزيستورهاي اتصال قطبي ( دو قطبي )  مي نامند .

عبارت Bipolar  يا دو قطبي ناشي از عملكرد الكترون ها و حفره ها به عنوان حامل هاي جريان مي باشد .