بررسی مدارهای الکترونیکی ساده – بخش دوم | قسمت نهم آموزش شماتیک

در قسمت هشتم آموزش شماتیک به بررسی شماتیک مدارهای الکترونیکی ساده پرداختیم. در این قسمت، قصد داریم درباره مدارهای الکترونیکی کمی پیچیده‌تر صحبت کنیم. پس تا پایان این مطلب ما را همراهی کنید.

شکل 1 شماتیک یک مدار کمی پیچیده را نشان می دهد. این مدار دارای یک NPN دوقطبی، ترانزیستور و چند مقاومت و خازن است. به نقاط تست (Test Points، مخفف: TP) توجه کنید که در سه مکان مختلف زیر قرار دارند:

• TP1 در امیتر ترانزیستور
• TP2 در پایه ترانزیستور
• TP3 در کلکتور ترانزیستور

اگر می‌خواهید این مدار را عیب‌یابی کنید، باید ولت‌متر خود را بین زمین و هر یک از این سه نقطه وصل کنید. این نقاط می‌توانند نقاط مختلفی در مدار باشند، از جمله نقاط اتصال به ترانزیستورها، مقاومت‌ها یا خازن‌ها. با انجام این کار، شما می‌توانید ولتاژ‌ها و سیگنال‌های مختلف در مدار را اندازه‌گیری و آن‌ها را با مقادیر استاندارد مقایسه کنید و در نهایت، پروسه عیب‌یابی را انجام دهید.

شکل 1: شماتیک یک مدار آمپلی فایر که دارای سه نقطه تست (TP) می باشد.

نکته✅

بیس ترانزیستور Q1 به عنوان یک “دریچه یا شیر (valve) جریان قابل تنظیم” عمل می‌کند. این شیر باعث نوساناتی در جریان کلکتور می‌شود. خازن‌های C2 و C3 به سیگنال‌های AC اجازه عبور می‌دهند، اما از عبور سیگنال‌های DC جلوگیری می‌کنند تا این سیگنال‌ها، عملکرد مدارهای خارجی را به هم نزنند. در این مدار، خازن C1 باعث می‌شود که امیتر ترانزیستور با یک ولتاژ DC ثابت نگه داشته شود و سیگنال ورودی بدون مانع وارد شود.

مقاومت‌های R2 و R3 دارای مقادیری هستند که با دقت زیادی انتخاب شده‌اند تا بتوانند ولتاژ DC مناسب را که بایاس (bias) نامیده می‌شود، بر روی پایه Q1 قرار دهند و همچنین، اطمینان حاصل کنند که در این حالت، ترانزیستور به خوبی کار می‌کند.

در بسیاری از مدارهای الکترونیکی، ممکن است مقادیر ولتاژ واقعی با مقادیر مورد انتظار، متفاوت باشند (تا حدود ۲۰ درصد) که اگر این موضوع مهم و حائز اهمیت باشد، در پایین شماتیک مدار، میزان خطا ذکر می‌شود.

اگر مقادیری که به دست می‌آید در محدوده‌ی تلرانس قطعه (component tolerance) باشد، می‌توان فرض کرد که قسمتی از مدار به درستی کار می‌کند. اما اگر مقادیر به‌دست‌آمده صفر یا خارج از محدوده‌ی تلرانس باشد، احتمال وجود مشکل در آن مدار، وجود دارد.

شماتیک‌ها شامل اطلاعاتی هستند که نه تنها در عیب‌یابی و دیباگ‌کردن می‌توانند کمک کنند؛ بلکه می‌توانند در تست‌ها، تشخیص و تعیین مشکلات اولیه سیستم‌ها نیز مفید باشند.

به‌طورکلی، توانایی خواندن شماتیک‌ها، مهارتی ضروری برای مهندسان برق و علاقه‌مندان به این رشته است.

همان‌طور که در شکل 1 مشاهده می‌کنید، در شماتیک، هر قطعه باید یک حرف و عدد منحصر به فرد داشته باشد تا بتوان از طریق آن ها، قطعه موردنظر را تشخیص داد.

شکل 2: شماتیک یک مدار آمپلی فایر مانند شکل 1. در این شماتیک مقادیر اجزا ذکر شده است. همچنین، مقدار همه خازن ها بر حسب میکروفاراد (μF) و مقدار همه مقاومت ها بر حسب اهم (Ω) می باشد. k = 1000

شکل 2 نیز همان مدار شکل 1 را نشان می‌دهد با این تفاوت که در آن نمادها و شماره بندی قطعات حذف شده است و شماتیک مدار موجود در این شکل دارای هیچ نمادی نیست. اما به جای آن، مقادیر اجزا ذکر شده است.

ترانزیستور موجود در شکل‌های 1 و 2 ترانزیستور 2N2222 می باشد که از نوع NPN می‌باشد. همچنین، مقاومت‌های موجود در این شکل‌ها، دارای مقادیر 470، 33k (33000)، 330k (330000) و 680 اهم می باشند. علاوه بر این موارد، خازن ورودی دارای مقدار 0.01 میکروفاراد (μF) و خازن خروجی دارای مقدار 0.1 μF می‌باشد. خازن امیتر که از مقاومت 470 اهم عبور می کند نیز دارای مقدار 4.7 میکروفاراد (μF) است.

نکته✅

ترکیب شماتیک و بلوک دیاگرام

ممکن است شما با یک دیاگرام ترکیبی مواجه شوید که ترکیبی از یک بلوک دیاگرام و یک شماتیک است. شکل 3 نمونه ای از این نوع دیاگرام را نشان می دهد. شکل 3 یک آمپلی‌فایر (تقویت کننده) بافر از نوعی که در فرستنده رادیویی است را نشان می دهد.

شکل 3: دیاگرام ترکیبی بلوک/شماتیک یک اسیلاتور، بافر و سیستم آمپلی فایر است که جزئیات شماتیک بخش بافر را نشان می دهد.

در این شکل، یک اسیلاتور (که قبل از بافر قرار دارد) و یک آمپلی‌فایر (که بعد از بافر قرار دارد) به عنوان بلوک‌ها نمایش داده می‌شوند.

این نوع دیاگرام‌های ترکیبی دو هدف دارند. مورد اول اینکه، با خواندن بخش شماتیک آن‌ها، می‌توان اجزای واقعی مدار بافر را متوجه شد. دوم این که با استفاده از آن شما یک تصویر مناسب از مکان بافر نسبت به مدارهای دیگر در سیستم کلی خواهید داشت.

دیاگرام ترکیبی شکل 3 نشان می دهد که بافر، ورودی خود را از یک اسیلاتور کنترل شده با کریستال دریافت می کند و سپس خروجی خود را به آمپلی فایر می فرستد.

یک مثال برای این دیاگرام‌ها، فرستنده رادیویی است.

شکل 4: شماتیک/یک اسیلاتور، بافر، سیستم آمپلی فایر و جزئیات شماتیک بخش بافر را نشان می دهد.

شکل 4 یک دیاگرام ترکیبی از شماتیک و بلوک دیاگرام است که در آن، جزئیات شماتیک اسیلاتور نمایش داده شده است، اما اجزای بافر و آمپلی فایر فقط بلوک دیاگرام‌های آنها نمایش داده شده‌اند. این شکل نشان می‌دهد که خروجی از اسیلاتور به بافر می‌رود و سپس سیگنال به آمپلی فایر منتقل می‌شود. تنها قسمت جدیدی که در این شکل اضافه شده است، نمایش شماتیک اسیلاتور است.

شکل 5: تصویر A شماتیک کانورتر (مبدل) ولتاژ AC به DC و تصویر B بلوک دیاگرام آن است.

شکل 6: در این شکل نحوه ارتباط یک نمونه بلوک دیاگرام با شماتیک آن آمده است.

نکته✅

جمع بندی

در قسمت نهم از آموزش شماتیک به آموزش رسم مدار های کمی پیچیده‌تر نسبت به مدار هایی که در قسمت هشتم آموزش دادیم پرداختیم. در قسمت های آینده با آموزش رسم شماتیک مدار‌های پیچیده‌تر از مانند مدار پری‌آمپلی‌فایر رادیو و … همراه سیسوگ باشید.