خانه > الکترونیک ، برق > تعریف ساده اما مهم واساسی در علم مهندسی برق

تعریف ساده اما مهم واساسی در علم مهندسی برق


در آغاز درس امروز چند تعریف ساده اما مهم واساسی در علم مهندسی برق را بیان می کنیم. 1) سیستم: به مجموعه ای از چند وسیله که در کنار هم به منظور خاصی قرار گرفته اند سیستم می گویند. هر سیسیتم تعدادی ورودی و تعدادی خروجی دارد سیستم می تواند کوچک مثل یک موتور الکتریکی و یا بزرگ مانند یک کارخانه تولید آهن باشد. همانطور که گفتیم سیستم همواره دارای ورودی و خروجی است. ورودی یک موتور الکتریکی ولتاژ و جریان الکتریکیو خروجی آن چرخش محور موتور است. ورودی یک دانشگاه دانش آموزان دبیرستانی و خروجی آن مهندسین ورزیده است. گرچه امکان دارد یک سیستم به درستی عمل نکند. به منظور اصلاح ،بهبود و کنترل یک سیستم خروجی آن را بررسی می کنیم و تصمیمات مناسب را در ورودی و یا سایر قسمتهای سیستم اعمال می کنیم. به اینکار فیدبک گیری گویند. به عنوان مثال یک پزشک یک سری دارو( ورودی) به بیمار( سیستم) می دهدو پس از بررسی(فیدبک) وضیعت سلامت بیمار( خروجی) پس از یک دوره داروها را عوض می کند ( اعمال فیدبک در ورودی سیستم). سعس کنید چند مثال دیگر در رابطه با فیدبک در محیط اطراف پیدا کنید.2) فیدبک : فیدبک در فارسی به پسخورد ترجمه شده است. گر چه ترجمه خوب و گویای نیست. فیدبک به معنای بررسی وضعیت سیتم و اعمال نتایج در وردی سیستم است. فیدبک معمولاً به منظور کنترل خروجی وثابت نگه داشتن شرایط دلخواه است. سییستمی را در نظر بگیرید که هدف آن گرم نگه داشتن یک محفظه است. یگ بخاری برقی وظیفه گرم کردن را به عهده دارد و یک دماسنج در محفظه قرار دارد. دماسنج وضعیت خروجی ( دمای محفظه ) را بررسی می کند. اگر دمای محفظه بیشتر از حد تعیین شده باشد. برق بخاری را قطع می کند( ورودی) و اجازه نمی دهد سیتم بیش از اندازه گرم شود. فیدبک در اکثر موارد کنترل کننده سیستم است. به عنوان مثال اگر قصد داشته باشیم یک تقویت کننده با بهره 10 بسازیم ولی تقویت کننده مابهره خیلی زیادی داشته باشد، می توانیم با استفاده از فیدبک این بهره را کنترل کنیم.3) مدار تقسیم ولتاژ : با استفاده از دو مقاومت می توانیم یک ولتاژ مشخص را به دو مقدار دلخواه تقسیم کنیم. این همان کاری است که در قسمت قبلی در قسمت ولتاژ مرجع برای سنسورها انجام دادیم. به شکل زیر دقت کنید:

گفتیم اگر مقاومت R2 خیلی کوچکتر از مقاومتR1 باشد خروجی نزدیک زمین خواهد بود و لتاژی در حد صفر خواهد داشت. اما اگر مقاومت R2 بزرگتر از مقاومت R1 باشد انگاه خروجی نزدیک 5 ولت خواهد بود با اعما نسبت مناسب بین دو مقاومت می توان به هر ولتاژ در محدوه صفر تا 5 ولت در خروجی دست یافت. ولتاژ خروجی همواره برابر است با : بدین ترتیب هرگاه مقاومت R2=4K ,R1=1K باشد با توجه به اینکه ولتاژ ورودی هم 5 ولت است لذا ولتاژ خروجی برابر است با

و به عنوان یک مثال دیگر هر گاه هر دو مقاومت یکسان باشد ولتاژ خروجی نصف ولتاژ ورودی خواهد بود ( حساب کنید) به فرمول فوق فرمول تقسیم ولتاژ می گویند. مدار تقویت کننده همراه با فیدبک گفتیم که می توانیم با استفاده از فیدبک سیستم را کنترل کنیم و مانع از آن شویم که سیستم به نقطه ای برود که مورد نظر مانیست. در تقویت کننده ها هم ذکر گردید که دارای بهره خیلی بالایی هستند و این بهره خیلی بالا در اکٍر ما موارد به نفع ما نیست. اذا می توانی با فیدبک این بهره را کنترل کنیم. مدار زیر یک نمونه از این گونه مدارات است.

در مدار بالا یک تقویت کننده را می بینید گفتیم که تقویت کننده ها نیاز به یک مدار تغذیه هم دارند که معمولاً یک ولتاژ 5 و زمین را به آنها اعمال می کردیم. در بعضی موارد ذکر شد که می توانی به جای ولتاژ زمین ولتاژ منفی به تقویت کننده بدهیم و در این شرایط تقویت کننده می تواند ولتاژ های منفی نیز تولید کند.در این مدار یک تغذیه 15+ ولت به عنوان تغذیه مثبت و یک ولتاژ منفی به اندازه 15- به تقویت کننده داده شده است تا تقویت کننده بتواند در محدوده بین 15- تا 15+ خروجی بدهد . گفتیم معادله ولتاژ خروجی تقویت کننده برابر است بادر این مدار پایه مثبت ورودی تقویت کننده به یک ولتاژ ورودی وصل شده است و قصد داریم این ولتاژ را تقویت کنیم. پایه منفی تقویت کننده به قسمت خروجی یک مدار تقسیم ولتاژ وصل شده است. در واقع می توان گفت که ولتاژ پایه منفی متناسب با ولتاژ پایه خروجی تقویت کننده است. با یک نگاه دقیق و مقایسه دو مقاومت R3,R5 با مدار تقسیم ولتاژ متوجه میشوید که این دو مدار یکسان هستند. پایه خروجی تقویت کننده پایه ورودی مدار تقسیم ولتاژ است و خروجی مدار تقسیم ولتاژ به پایه منف ی ورودی تقویت کننده متصل است می تان ولتاژ پایه منفی تقویت کننده را بر حسب پایه خروجی تقویت کننده بدست آورد :
پایه مثبت ورودی نیز به یک منبع ولتاژ متصل است. و قصد داریم این ولتاژ را تقویت کنیم. بسیار خوب حال که ولتاژ پایه های ورودی تقویت کننده مشخص شد. معادله تقویت کننده را بار دیگر می نویسیم و مقادیر معلوم را جای گذاری می کنیمبا بردن مقادیری که ضریب Vout دارند به سمت چپ معادله را ساده می کنیم.و نسبت ولتاژ خروجی به ورودی برابر خواهد شد با در مخرج کسر فوق مقدار A خیلی زیاد است ودر مقایسه با R5 ,R3 خیلی بزرگتر است در نتیجه می توان از R3,R5 صرفه نظر کرد و نوشت : ویا یعنی ولتاژ ورودی با یک نسبت مشخص که به مستقل از ضریب تقویت آپ امپ است تقویت شده ودر خروجی قرار می گیرد. مثال : یک تقویت کننده بسازید که ولتاژ ورودی را 10 برابر کند. حل: از همان شکل بالا استفاده می کنیم و مقدار مقاومتها را بدین شکل تنظیم می کنیم. R3=9K , R5= 1Kبه این تقویت کننده تقویت کننده مثبت یا تقویت کننده نا معکوس گویند. شکل زیر یک تقویت کننده دیگر را نشان می دهد.

در این تقویت کننده پایه مثبت ورودی زمین شده است و پایه منفی نیز مانند یک تقسیم ولتاژ حساب می شود با این تفاوت که ولتاژ ورودی برای تقسیم ولتاژ این دفعه تنها Vout نیست بلکه ولتاژ ورودی نیز وجود دارد. در دفعه پیش انتهای مقاومت دوم به زمین متصل بود اما این دفعه این سر به زمین متصل نیست ولتاژ ورودی منفی برابر است با : و معادله تقویت کننده را می نویسیم :
این معادله را ساده می کنیمویا

با حذف مخرج از دوطرف و انتقال ضریب Vout به سمت راست داریم:
در کسر فوق با فرض بزرگ بودن A می توانین از جملات R,Rf صرفه نظر کرده و کسر را به صورت ساده به شکل یعنی ولتاژ ورودی با یک نسبت مشخص ومنفی در خروجی ظاهر می شود به این تقویت کننده تقویت کننده منفی یا معکوس کننده می گویند مثال یک تقویت کننده با بهره 5- بسازید :با استفاده از شکل ارائه شده و انتخاب مقاومتهای Rf=5K, R=1K می توان این تقویت کننده را ساخت . شاید کمی خسته شده باشید وبگویید که چه سخت است اما مهم نیست آنچه شما باید بدانید تنها دو رابطه آخر است که باید بتوانید از آنها استفاده کنید. هم چنین شما می توانید اپ امپ ها را پشت سر هم قرار دهید تا بهره های بالاتری بدست آورید بدین شکل که خروجی یک اپ امپ را به عنوان ورودی یک آمپ اپ دیگر استفاده کنید. آمپ اپ ها مدارات متنوی دارند که چند نمونه از آنها همراه با رابطه ورودی و خروجی بیان می شود اما فعلاً به دنبال اثبات روابطشان نخواهیم بود.

مدار بالا یک مدار جمع کننده است ولتاژ خروجی به ازای هریک از وردی ها مانند یک تویت کننده منفی است وخروجی نهایی برابر است با همانطور که مشاهده کردید خروجی یک منفی دارد می توان با استفاده از یک آپ امپ که بهره منفی 1 داشته باشد این منفی را نیز از بین برد.مدار منها کننده:خروجی این مداربرابر است با می توان مقدار مقاومتها را به گونه ای انتخاب کرد که حاصل تفریق کامل باشد و یا اینکه ورودی قبل از اینکه وارد منها کننده بشوند در ضرایب خاص ضرب شوند تا حاصل درستی تولید شود 

این مدار را می توان به صورت چند تایی و ترکیب چند سیگنال جمع شونده و منها کننده نیز بکار برد.آپ امپ های معروف IC های آپ امپ زیادی در بازار وجود دارد معروفترین آنها IC با نام LM358 است که درون خود 2 تقویت کننده دارد نقشه داخلی این ic هشت پایه را در زیر می بینید.

یک نمونه از دیگر تقویت کننده آی سی lm324است که درون خود 4 تقویت کننده دارد. یکی از قدیمی ترین ای سی های تقویت کننده هم ua741 است که تنها یک تقویت کننده دارد. در زیر نقشه IC به شماره LM324 را می بینید 

خوب به نظر می رسد اطلاعات خوبی در رابطه با تقویت کننده ها کسب کرده اید

نویسنده : آرمین سنقری

 powered by Ehsir soft

and manager : Ehsaan Ehsaanpour

  1. هنوز دیدگاهی داده نشده است.
  1. No trackbacks yet.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: