جستجو در تالارهای گفتگو

طبق قولی که به دوستان داده بودم برای ارائه یک مجموعه آموزشی ساده الکترونیک این مجموعه که چندسال پیش در شرکتمون جمع کرده بودیم رو براتون میذارم. امیدوارم مورد توجه دوستان قرار بگیره و خوشحال میشیم بتونیم به کمک شما مجموعه های بیشتری معرفی کنیم مقدمه مکاترونیک علمی است که همانطور که از نامش پيداست، هم به مکانيک و هم به الکترونيک ارتباط دارد ، درواقع ترکيبي از اين دو شاخه مهم در علوم فني و مهندســي می باشد. البـته بـا رشته هاي ديگر مهندسي مانند کامپيوتر ، رباتيک، مخابرات، کنترل و ... هم در ارتباط مستقيم است. در اين مجموعه شما گام به گام با اين رشته و کاربردهایش آشنا می شوید. اولين قسمت از آموزش مکاترونيک به آموزش مفاهيم الکترونيک اختصاص دارد . بسته اي که شما در اختيار داريد ، شامل دهها آزمايش و پروژه جذاب الکترونيک می باشد که شما را در یادگیری هرچه بهتر این مفاهیم کمک می کند. با کمي دقت به اطرافتان متوجه خواهید شد که امروزه برق و الکترونیک نقش عمده ای در زندگی ما بازی می کند. از موبایلی که در دست ماست گرفته تا DVD PLAYER ، تلويزيون ، flash memory و .....تماماً پر از مدارات الکترونيکي هستند. کامپيوتر مجموعه اي از مدارات بسيار پيچيده الکترونيکي می باشد . بيش از 85% کنترل هواپيما به کمک الکترونيک انجام مي شود . ارتفاع ، سرعت، فشار هواي بيرون و داخل هواپيما بوسیله سیستم خودکار هواپیما تنظیم می شود. پیشرفت امروز علم پزشکي مدیون تجهیزات پیشرفته الکترونیکی است که در این حرفه بکار گرفته می شود . امروزه عمل هاي جراحي بسیار سخت به کمک روبات هاي جراح خيلي راحت تر و دقيق تر انجام می شود. فهرست : فصل اول ... دنیای الکترونیک فصل دوم ... مقاومت فصل سوم ... خازن فصل چهارم ... دیود فصل پنجم ... ترانزیستور فصل ششم ... آمپلی فایر فصل هفتم ... گرماسنج فصل هشتم ... مدارات مجتمع فصل نهم ... آداپتور فصل دهم ... گیتهای دیجیتال مدارات متنوع .... فصل یازدهم ... آزمایشات ویژه

ساختمان قطعات دیجیتال بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها از این قرارند: TTL - منطق ترانزیستور - ترانزیستور ECL - منطق کوپل امیتر MOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی CMOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل TTL یک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقی می شود. ECL در سیستم هایی که به سرعت عمل بالا نیاز دارند ترجیح داده می شوند. MOS برای مدار هایی که نیاز به تراکم بالا دارند مناسب است و CMOS در سیستم های کم مصرف به کار می رود. خانواده منطقی ترانزیستور - ترانزیستور گونه تکامل یافته تکنولوژی قدیمی تریست که در آن از دیود و ترانزیستور برای ساخت گیت پایه NAND استفاده می شده است. این تکنولوژی منطق دیود ترانزیستور (DTL) خوانده می شده است. بعد ها برای بهبود عملکرد مدار به جای دیود از ترانزیستور استفاده شد و نام خانواده جدید ترانزیستور- ترانزیستور گذاشته شد. علاوه بر نوع استاندارد TTL انواع دیگری از این خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پایین(یا کم مصرف)-TTL شوتکی -TTL شوتکی توان پایین و.... منیع تغذیه مدار های TTL پنج ولت و در دو سطح منطقی 0 و 3.5 ولت می باشد. خانواده کوپل امیتر سریع ترین مدار های دیجیتال را به فرم مجتمع در اختیار می گذارند. ECL در مدار هایی مانند سوپر کامپیوتر ها و پردازنده های سیگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد بکار می رود. ترانزیستور ها در گیت های ECL در حالت غیر اشباح کار می کنند و رسیدن به تاخیر های انتشاری در حد 1 تا 2 نانو ثانیه در آنها میسر است. منطق فلز- اکسید- نیمه هادی یک ترانزیستور تک قطبی ست که به جریان یک نوع حامل الکتریکی وابسته است. این حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) یا حفره باشند. این بر خلاف ترانزیستور به کار رفته در گیت های TTL/ECL است که در عین عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد. یک MOS کانال p را PMOS و یک MOS کانال n را NMOS می نامند. معمولا در مدار هایی که فقط یک ترانزیستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده می شود. در تکنولوژی CMOS هر دو نوع ترانزیستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است . بزرگترین مزیت CMOS نسبت به دو قطبی تراکم بالای مدار ها در بسته بندی ساده بودن تکنیک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دلیل مصرف توان کم است. به علت مزایای بی شمار مدار های مجتمع انحصارا در تهیه انواع قطعات لازم در طراحی سیستم های کامپیوتر به کار می رود . برای درک سازمان و طراحی کامپیوتر ها آشنایی با انواع قطعات و اجزائ به کار رفته در مدار های مجتمع اهمیت دارد. به این دلیل اجزائ اصلی به همراه خواص منطقی آن تشریح شده است این اجزا مجموعه ای از واحد های عملیاتی دیجیتال را فراهم می کنند که در طراحی کامپیو تر های دیجیتال یه عنوان بلوک های ساختمان اصلی پایه به کار می روند.

پیچیدگی طراحی پردانده‌ها هم‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت. اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد. پردازنده‌های ‍‍ترانزیستوری در طول دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند. در طول این مدت، یک روش برای تولید تعداد زیادی ترانزیستور روی یک فضای فشرده نظر اکثریت را به خود جلب کرد. مدارات مجتمع (ic)‌ها، این امکان را فراهم کردند که تعداد زیادی از ترانزیستورها روی یک پایه نیمه رسانا لایه لایه شده یا «چیپ»ساخته شوند. در ابتدا تنها مدارات غیر تخصصی پایه مانند گیتهای منطقی nor به صورت مدارات مجتمع ساخته شدند. پردازنده‌هایی که بر اساس چنین واحد سیستم پایه‌ای مدارات مجتمع ساخته شدند به طور کلی جزو مدارات مجتمع مقیاس کوچک (ssi) محسوب می‌شدند.مدارات مجتمع ssi مانند آنچه که در راهنمای کامپیوتر آپولو آورده شده، معمولاً شامل ترانزیستورها با تعداد ضرایبی از ۱۰ می‌باشند. ساخت یک پردازنده یکپارچه و بی عیب و نقص بدون استفاده از مدارات مجتمع ssi نیازمند هزاران چیپ مجزا می‌باشد، اما همچنان مقدار حجم و توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به طراحی به وسیله مدارات ترانزیستوری گسسته نیازمند است.چنین تکنولوژی میکرو الکترونیک پیشرفته‌ای باعث افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در icها شد و بدین ترتیب کاهش تعداد icهای منفردی را در پی داشت که به یک پردازنده کامل نیاز داشتند. درمدارات مجتمع سری msi و lsi (مدارات مجتمع مقیاس متوسط و بزرگ) میزان ترانزیستورها تا صدها و سپس تا هزاران ترانزیستور افزایش یافت.در سال ۱۹۶۴ شرکت ibm سیستم معماری ۳۶۰ کامپیوتر را معرفی کرد که در یک سری از کامپیوترها که می‌توانستند یک برنامه را با چندین سرعت و شکل مختلف اجرا کنند مورد استفاده قرار گرفت. این کار در زمانی که بیشتر کامپیوترهای الکترونیکی با یکدیگر نا سازگار بودند، حتی آنهایی که توسط یک کارخانه ساخته می‌شدند، بسیار حائز اهمیت بود. به منظور تسهیل در چنین پیشرفتی شرکت ibm از یک راهکار به نام ریز برنامه (ریز دستورالعمل)استفاده کرد، که همچنان به صورت گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم معماری ۳۶۰ آنچنان به شهرت رسید که چندین دهه بر بازار سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند حکمفرما بود و چیزی از خود بر جای گذاشت که روند آن همچنان نیز به وسیله کامپیوترهای مدرن مشابه مانند کامپیوترهای سریz شرکت ibm ادامه دارد. در همان سال (۱۹۶۴) انجمن تجهیزات دیجیتالی (dec) یک کامپیوتر قدرتمند با هدف کاربرد علمی و تحقیقاتی به بازا عرضه کرد (pdp-۸.(dec بعدها یک سیستم با نام pdp-۱۱عرضه کرد که به نهایت شهرت دست یافت و این سیستم در اصل با مدارات مجتمع ssi ساخته شده بود با این تفاوت که نهایتا با اجزاء lsi تکمیل شده بود و به یکباره به کاربرد عملی رسید. بر خلاف ssi و msiهای قبلی، اولین پیاده سازی lsi از pdp-۱۱ شامل پردازنده‌های مرکب از چهار lsi مدار مجتمع می‌باشد.(انجمن تجهیزات دیجیتالی ۱۹۷۵) کامپیوترهای با ترانزیستور پایه دارای چندین مزیت ممتاز بود. گذشته از تسهیل و ساده سازی، قابلیت اعتماد بالا و توان مصرفی پایین تری داشتند. ترانزیستورها همچنین به پردازنده‌ها اجازه می‌دادند تا با سرعت بالاتری مورد استفاده قرار گیرد و این به علت زمان سوئیچینگ کوتاه یک ترانزیستور در مقایسه با یک لامپ الکترونی یا رله می‌باشد. در نتیجه برای هر دو حالت افزایش اعتماد و متناسب با آن افزایش چشمگیرسرعت، المانهای سوئیچینگ پالس ساعت پردازنده در دهگان مگا هرتز در طول این دوره بدست آمد. به علاوه زمانیکه ترانزیستورهای گسسته و icهای ریزپردازنده‌ها مورد استفاده زیادی قرار گیرند، طراحی‌های جدید با کیفیت بالا مانند simd (دستورالعمل‌های منفرد بااطلاعات چندگانه) پردازنده‌های جهت دار آشکار می‌شود. این طراحی آزمایشگاهی اخیر بعدها باعث شکل گیری عصر تخصصی ابر کامپیوترها مانند نمونه ساخته شده توسط کری اینک گردید.