آموزش الکترونیک برد موبایل
اگر می‌خواهید الکترونیک را از پایه یاد بگیرید، این مقاله بهترین نقطه شروع است. با شرکت در دوره آموزش الکترونیک و مطالعه این آموزش، با جریان الکتریکی، ولتاژ، مقاومت و انواع مواد الکتریکی آشنا خواهید شد و آماده ساخت مدارهای ساده و پیشرفته خواهید شد.
آموزش الکترونیک برد موبایل
یادگیری مفاهیم پایه الکترونیک به شما این امکان را می‌دهد که مدارهای الکترونیکی ساده و پیشرفته بسازید، با قطعات الکترونیکی مهم مانند مقاومت، خازن، دیود و ترانزیستور آشنا شوید و مشکلات مدارها را به‌راحتی شناسایی و رفع کنید. تسلط بر این مفاهیم پایه، مسیر شما را برای ورود به دنیای آموزش عملی الکترونیک و یادگیری طراحی مدارهای پیچیده و قطعات الکترونیکی هموار می‌کند و پایه‌ای قوی برای موفقیت در پروژه‌ها و یادگیری‌های پیشرفته فراهم می‌آورد.
انواع مواد الکتریکی | رسانا، نارسانا و نیمه‌رسانا
برای یادگیری الکترونیک، ابتدا باید با انواع مواد الکتریکی و قطعات مدار آشنا شوید:
رسانا (هادی)
رساناها موادی هستند که جریان الکتریکی را به راحتی منتقل می‌کنند، زیرا دارای الکترون‌های آزاد هستند.
مثال: فلزاتی مانند مس و آلومینیوم
نارسانا (عایق)
عایق‌ها جریان الکتریکی را به سختی یا اصلاً منتقل نمی‌کنند.
مثال: پلاستیک، شیشه، فیبر مدار چاپی
نیمه‌رسانا
نیمه‌رساناها موادی هستند که قابلیت هدایت آنها بین رسانا و عایق است و قطعات مهم الکترونیکی مانند دیود و ترانزیستور از آنها ساخته می‌شوند.
جریان الکتریکی چیست
جریان الکتریکی حرکت منظم الکترون‌ها در یک رسانا است. در حالت طبیعی، الکترون‌ها به صورت تصادفی حرکت می‌کنند و جریان خالص صفر است.
زمانی که الکترون‌ها به یک جهت حرکت کنند، جریان الکتریکی برقرار می‌شود.
واحد جریان: آمپر (A)
نماد جریان: I
ولتاژ چیست | راهنمای ساده برای شروع الکترونیک
ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی نیرویی است که باعث حرکت الکترون‌ها در مدار می‌شود. ولتاژ عامل اصلی ایجاد جریان در سیم‌ها و مدارهای الکترونیکی است.
واحد ولتاژ: ولت (V)
نماد ولتاژ: V
جریان مستقیم (DC) چیست | آموزش جریان پیوسته الکتریکی
جریان مستقیم (DC) نوعی جریان الکتریکی است که به صورت پیوسته از یک هادی مانند سیم عبور می‌کند و همیشه در یک جهت حرکت می‌کند، یعنی بارهای الکتریکی از پتانسیل بالاتر به پتانسیل پایین‌تر منتقل می‌شوند. این نوع جریان در باطری‌ها و منابع DC دیده می‌شود و پایه اصلی عملکرد بسیاری از مدارهای الکترونیکی است. استفاده از جریان مستقیم در پروژه‌های الکترونیکی و دستگاه‌های برقی، امکان کنترل ساده و پایدار جریان و ولتاژ را فراهم می‌کند.
جریان متناوب (AC) نوعی جریان الکتریکی است که اندازه و جهت جریان به صورت چرخه‌ای تغییر می‌کند. بر خلاف جریان مستقیم (DC) که مقدار جریان ثابت و یک‌جهت است، جریان متناوب در شبکه‌های برق خانگی و صنعتی استفاده می‌شود و امکان انتقال انرژی الکتریکی در فواصل طولانی با تلفات کمتر را فراهم می‌کند. این نوع جریان پایه‌ای برای مدارها و دستگاه‌های برقی AC است و کاربرد گسترده‌ای در زندگی روزمره دارد.
انواع قطعات الکترونیکی از نظر ظاهری | قطعات نصب عمقی (LMD / DIP)
قطعات نصب عمقی یا LMD (Lead Mount Device) که به آنها DIP نیز گفته می‌شود، قطعاتی با اندازه بزرگ هستند که از طریق ساقه‌ها یا پایه‌ها وارد برد مدار چاپی (PCB) می‌شوند و در سمت دیگر برد لحیم می‌شوند. این نوع قطعات در مدارهای الکترونیکی سنتی و پروژه‌های آموزشی کاربرد فراوان دارند و به دلیل ساختار ساده و اندازه قابل مشاهده، برای آموزش و تست مدارها بسیار مناسب هستند.
قطعات نصب سطحی (SMD) | آموزش قطعات الکترونیکی سطحی
قطعات نصب سطحی یا SMD (Surface Mount Device) قطعات الکترونیکی با اندازه کوچک و پایه‌های ریز هستند که مستقیماً روی سطح برد مدار چاپی (PCB) لحیم می‌شوند. این نوع قطعات به دلیل حجم کم، وزن سبک و امکان قرارگیری روی بردهای چندلایه، در مدارهای الکترونیکی مدرن و تجهیزات کوچک کاربرد گسترده دارند و برای طراحی و تولید مدارهای پیشرفته و فشرده بسیار مناسب هستند.
مقاومت الکتریکی | آموزش قانون اهم و واحد مقاومت
مقاومت الکتریکی میزان ممانعت یک رسانا در برابر عبور جریان الکتریکی است. مقاومت با نماد R نمایش داده می‌شود و واحد آن اهم (Ω) است.
قانون اهم رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک رسانا را نشان می‌دهد و به صورت زیر بیان می‌شود:
R=V/I
که در آن:
-
V ولتاژ یا اختلاف پتانسیل بر حسب ولت (V)
-
I جریان عبوری بر حسب آمپر (A)
-
R مقاومت بر حسب اهم (Ω)
این قانون یکی از مفاهیم پایه الکترونیک است و برای تحلیل و طراحی مدارهای ساده و پیچیده کاربرد دارد.
آشنایی با الکترونیک عمومی
| مقاومت | رگولاتور |
| فیوز | فیلتر |
| خازن | کریستال |
| سلف | چیپ ها |
| دیود | کانکتورها |
| ترانزیستور | انواع فلت |
آشنایی با قطعه مقاومت
مقاومت‌ها Resistor یکی از پرکاربردترین قطعات در مدارهای الکترونیکی هستند که در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می‌دهند و برای کنترل جریان در مدار استفاده می‌شوند؛ درست مانند سرعت‌گیرها در خیابان که سرعت خودروها را کنترل می‌کنند.
در مدارهای مدرن، مانند برد تلفن همراه، مقاومت‌های SMD بسیار ریز و کم‌ارتفاع هستند و به راحتی روی سطح برد نصب می‌شوند.
انواع مقاومت‌ها
مقاومت‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
-
مقاومت‌های ثابت (Fixed Resistors)
-
مقاومت‌های متغیر (Variable Resistors)
مقاومت‌های ثابت
مقاومت‌های سرامیکی
این مقاومت‌ها معمولاً مستطیلی شکل با دو پایه فلزی کوچک هستند و روی برد به رنگ مشکی براق دیده می‌شوند. مقدار مقاومت آنها زیاد است و برای کنترل جریان‌های بزرگ یا حساس در مدار کاربرد دارند.
مقاومت‌های فیوزی
این مقاومت‌ها دارای مقدار اهم پایین (معمولاً زیر ۱۰ اهم) هستند و برای محافظت از سایر قطعات در برابر نوسانات جریان استفاده می‌شوند. معمولاً به رنگ‌های مشکی مات، سبز، قرمز، شیری یا کرم دیده می‌شوند و روی بعضی از آنها علامت‌هایی مانند K، O یا … نوشته شده است.
مقاومت‌های متغیر
پتانسیومترها (Potentiometer)
مقاومت‌هایی که مقدار اهم آنها با تغییر مکانیکی یا فیزیکی قابل تنظیم است. نمونه بارز آن ولوم صدای رادیو است که با چرخاندن ولوم، جریان یا ولتاژ تغییر می‌کند.
وریستورها (Varistor)
مقاومت‌هایی که مقدار اهم آنها با تغییر عوامل محیطی مانند دما، نور، ولتاژ یا میدان مغناطیسی تغییر می‌کند. این قطعات برای محافظت و کنترل جریان در شرایط غیرمعمول بسیار کاربردی هستند.
پنج نوع از مقاومت های وریستور
| نام مقاومت | توضیح و وضعیت عملکرد |
|---|---|
| NTC (Negative Temperature Coefficient) | مقاومت با ضریب دمای منفی؛ با افزایش دما مقاومت کاهش می‌یابد. معمولاً برای حساسیت به دما و کنترل جریان گرمایی استفاده می‌شود. |
| PTC (Positive Temperature Coefficient) | مقاومت با ضریب دمای مثبت؛ با افزایش دما مقاومت افزایش می‌یابد. برای محافظت از مدار در برابر جریان بیش از حد کاربرد دارد. |
| VDR (Voltage Dependent Resistor) | مقاومت وابسته به ولتاژ؛ با افزایش ولتاژ مقاومت کاهش می‌یابد یا جریان عبوری محدود می‌شود. معمولاً برای محافظت از مدار در برابر ولتاژ زیاد استفاده می‌شود. |
| LDR (Light Dependent Resistor) | مقاومت وابسته به نور؛ با افزایش شدت نور مقاومت کاهش می‌یابد. کاربرد: حسگر نور و کنترل روشنایی. |
| MDR (Magneto Dependent Resistor) | مقاومت وابسته به میدان مغناطیسی؛ مقاومت با تغییر میدان مغناطیسی تغییر می‌کند. کاربرد: سنسورهای مغناطیسی و موقعیت‌یاب‌ها. |
آموزش اهم‌گیری مقاومت | روش تشخیص مقدار مقاومت با مالتی‌متر
برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی یا همان اهم‌گیری مقاومت دو حالت وجود دارد:
مقاومت‌های دارای کد روی بدنه
این مقاومت‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
-
کد سه رقمی: مثلاً 222 یا 235 که با استفاده از نظام استاندارد رنگ‌ها و ارقام مقدار مقاومت مشخص می‌شود.
-
کد ترکیبی حرف و رقم: مانند R22 یا 2R2 که حرف R نشان‌دهنده علامت اعشاری اهم است و مقدار مقاومت را مشخص می‌کند.
مقاومت‌های بدون کد یا نوشته
برای مقاومت‌هایی که روی آنها هیچ عدد یا کدی نوشته نشده است، معمولاً از مالتی‌متر (Multimeter) برای اندازه‌گیری استفاده می‌کنیم. این روش به شما امکان می‌دهد مقدار دقیق مقاومت را به سرعت و به راحتی تشخیص دهید، مخصوصاً برای پروژه‌های عملی و مدارهای آموزشی که تعداد مقاومت‌های بدون کد زیاد است.
استفاده از مالتی‌متر، یکی از روشهای سریع و دقیق برای تعیین مقدار مقاومت در مدارهای الکترونیکی است و یادگیری آن برای هر علاقه‌مند به الکترونیک ضروری است.
ضریب تلرانس مقاومت
از آنجا که ساخت مقاومت با مقدار اهم دقیق صددرصد هزینه‌بر است، مقاومت‌های موجود روی برد ممکن است قدری با مقدار نامی خود اختلاف داشته باشند. این اختلاف را تلرانس (Tolerance) می‌گویند.
نکته: تلرانس یک مقاومت می‌تواند تا ±۲۱٪ باشد و با حروف خاصی روی مقاومت یا جدول استاندارد نمایش داده می‌شود. عدد جلوی هر حرف نمایانگر درصد تلرانس است.
تمرین کارگاهی:
-
اگر روی مقاومتی 3R5J نوشته شده باشد، مقدار اهم آن 3.5 اهم با تلرانس مشخص شده توسط J است.
-
اگر روی مقاومتی M23F نوشته شده باشد، مقدار آن 23 مگااهم (M) با تلرانس مشخص توسط F است.
انواع روشهای بستن قطعات الکترونیکی به یکدیگر
اتصال مقاومت‌ها و سایر قطعات الکترونیکی در مدار به سه روش اصلی انجام می‌شود:
-
سری (Series): قطعات پشت سر هم قرار می‌گیرند و جریان از همه آنها عبور می‌کند.
-
موازی (Parallel): قطعات به صورت موازی با هم وصل می‌شوند و ولتاژ روی همه یکسان است، ولی جریان تقسیم می‌شود.
-
مختلط (Mixed / ترکیبی): ترکیبی از اتصال سری و موازی است که در مدارهای پیچیده کاربرد دارد.
مقاومت معادل | آموزش محاسبه مقاومت در مدارهای سری و موازی
مقاومت معادل به مقداری از مقاومت گفته می‌شود که می‌توان به جای چند مقاومت استفاده کرد و همان مقدار کل مقاومت در مدار ایجاد شود. این مفهوم برای تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی بسیار کاربردی است.
محاسبه مقاومت معادل در مدار سری
در مدار سری، مقاومت‌ها پشت سر هم قرار می‌گیرند و جریان از همه آنها عبور می‌کند. مقاومت معادل برابر است با جمع مقادیر همه مقاومت‌ها:
Req=R1+R2+R3+…
محاسبه مقاومت معادل در مدار موازی
در مدار موازی، مقاومت‌ها به صورت موازی وصل می‌شوند و ولتاژ روی همه یکسان است، ولی جریان بین آنها تقسیم می‌شود. مقاومت معادل با رابطه زیر محاسبه می‌شود:
Req1=R11+R21+R31+…
در مدارهای پیچیده، گاهی از ترکیب سری و موازی برای محاسبه مقاومت معادل استفاده می‌شود که به آن مدار مختلط گفته می‌شود.
آموزش کاربرد خازن در مدارهای الکترونیکی
خازن Capacitor قطعه‌ای الکترونیکی است که از دو صفحه موازی تشکیل شده و می‌تواند انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند. زمانی که این دو صفحه به یک باطری یا منبع ولتاژ وصل شوند، بارهای الکتریکی بین صفحات جمع می‌شوند و انرژی در میدان الکتریکی بین آنها ذخیره می‌گردد.
کاربردهای خازن در مدار
صاف کردن ولتاژ DC: خازن‌ها می‌توانند تغییرات ناگهانی ولتاژ مستقیم را صاف کنند و جریان پایدار فراهم کنند.
فیلتر کردن سیگنال‌ها: خازن‌ها به راحتی سیگنال‌های AC (متناوب) را عبور می‌دهند ولی جلوگیری از عبور سیگنال‌های DC می‌کنند، بنابراین در مدارهای فیلتر و جداسازی سیگنال کاربرد دارند.
در نمودارها و شماتیک‌های مدار، خازن با حرف C که ابتدای کلمه Capacitor است نمایش داده می‌شود.
خازن‌ها یکی از قطعات کلیدی در مدارهای الکترونیکی، منابع تغذیه و مدارات آنالوگ و دیجیتال هستند و یادگیری نحوه عملکرد آنها برای طراحی مدار ضروری است.
برای افزایش ظرفیت خازن و بهبود ذخیره انرژی الکتریکی، بین دو صفحه خازن از یک ماده عایق یا دی‌الکتریک استفاده می‌شود. این ماده می‌تواند از جنس هوا، سرامیک، کاغذ یا اکسید فلزات مانند آلومینیوم و تانتالیوم باشد. استفاده از دی‌الکتریک مناسب باعث افزایش ظرفیت، ولتاژ کاری و عملکرد بهینه خازن‌ها در مدارهای الکترونیکی می‌شود و یکی از نکات مهم در طراحی مدارهای الکترونیک و منابع تغذیه به شمار می‌آید.
انواع خازن | خازن ثابت و متغیر و کاربردهای آن در مدار موبایل
خازن‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: خازن‌های ثابت و خازن‌های متغیر.
خازن‌های ثابت مورد استفاده در موبایل
در مدارهای گوشی موبایل عمدتاً از سه نوع خازن ثابت استفاده می‌شود:
-
خازن‌های سرامیکی
-
خازن‌های تانتالیومی
-
خازن‌های آلومینیومی
خازن‌های سرامیکی | نویزگیر و کاربرد در مدار
خازن‌های سرامیکی خازن‌هایی با ظرفیت پایین هستند که معمولاً به صورت موازی در مدار بسته می‌شوند و به عنوان نویزگیر (Filter Capacitor) عمل می‌کنند. این خازن‌ها معمولاً مکعبی شکل و به رنگ‌های کرم، قهوه‌ای، طوسی یا بژ روی برد دیده می‌شوند.
ویژگی مهم: خازن‌های سرامیکی بدون پلاریته هستند و درصد خرابی بسیار کمی دارند، بنابراین گزینه‌ای مطمئن برای مدارهای حساس محسوب می‌شوند.
روش تست خازن سرامیکی
برای بررسی سلامت خازن سرامیکی، مراحل زیر را انجام دهید:
-
مالتی‌متر را روی رنج 21 کیلو اهم تنظیم کنید.
-
پایه‌های خازن را به پروب‌های مالتی‌متر متصل کنید.
-
اگر دی‌الکتریک بین صفحات سالم باشد، عدد روی مالتی‌متر ابتدا به آرامی افزایش یافته و سپس دوباره به 1 باز می‌گردد.
این رفتار نشان‌دهنده سلامت خازن و توانایی آن در نگهداری بار الکتریکی است. در صورت سوختگی دی‌الکتریک، خازن قادر به ذخیره بار نخواهد بود و عدد روی مالتی‌متر تغییر مناسبی نشان نمی‌دهد.
شماتیک خازن های سرامیکی:
این واحدها به مهندسین و تکنسین‌ها کمک می‌کنند تا مقدار دقیق ظرفیت خازن را در مدارهای الکترونیکی تشخیص دهند و برای طراحی و تحلیل مدارهای مختلف استفاده کنند.
| کد خازن | واحد | توضیح |
|---|---|---|
| 103 | mF (میلی‌فاراد) | یک هزارم فاراد (0.001 F) |
| 106 | µF (میکرو فاراد) | یک میلیونیم فاراد (0.000001 F) |
| 109 | nF (نانو فاراد) | یک میلیاردیم فاراد (0.000000001 F) |
| 1012 | pF (پیکو فاراد) | یک تریلیونیوم فاراد (0.000000000001 F) |
خازن‌های تانتالیومی | ظرفیت بالا و کاربرد در مدارهای موبایل
خازن‌های تانتالیومی دارای ظرفیت بالاتر و اندازه بزرگ‌تر نسبت به خازن‌های سرامیکی هستند و در بردهای موبایل معمولاً به صورت محدود دیده می‌شوند. این خازن‌ها بیشتر در واحدهای تغذیه و مدارهای آنتن گوشی کاربرد دارند. از ویژگی‌های مهم این خازن‌ها این است که پلاریته دارند و قطب مثبت و منفی آنها از روی ظاهرشان قابل تشخیص است.
خازن‌های کوپلاژ (Coupling Capacitor) | انتقال سیگنال AC و مسدود کردن DC
خازن‌های کوپلاژ Coupling Capacitor برای انتقال سیگنال‌های AC از یک مدار به مدار دیگر استفاده می‌شوند و از عبور سیگنال‌های DC جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، در تقویت‌کننده صوتی گوشی موبایل، این خازن‌ها به صورت سری قرار می‌گیرند تا سیگنال‌های صوتی AC به راحتی منتقل شوند بدون آنکه جریان مستقیم (DC) آسیب‌زننده عبور کند.
استفاده از خازن‌های تانتالیومی و کوپلاژ در مدارهای موبایل باعث بهبود کیفیت سیگنال و عملکرد پایدار مدار می‌شود.
سلف (Inductor) | آموزش قطعه الکترونیکی القاگر
سلف یک قطعه الکترونیکی غیرفعال (Passive) است که از پیچیده شدن سیم به دور یک هسته عایق ساخته می‌شود. این قطعه دارای دو پایه است و به همین دلیل به آن القاگر نیز گفته می‌شود.
ویژگی‌های سلف
هسته سلف می‌تواند از جنس هوا باشد یا گاهی از آهن یا فریت ساخته شود.
سلف‌ها در مدارهای الکترونیکی برای ذخیره انرژی مغناطیسی، فیلتر کردن سیگنال‌ها و کنترل جریان متناوب کاربرد دارند.
سلف‌ها جزء قطعات کلیدی در مدارهای تغذیه، فیلترها و مدارهای RF هستند و در یادگیری الکترونیک پایه، شناخت عملکرد آنها بسیار مهم است.
کاربرد سلف (Inductor) در مدارهای الکترونیکی
سلف‌ها معمولاً در مدارها به صورت سری بسته می‌شوند و نقش مهمی در جلوگیری از تغییرات ناگهانی جریان دارند. هنگامی که جریان از سیم‌پیچ سلف عبور می‌کند، انرژی به صورت میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ ذخیره می‌شود. زمانی که شدت جریان تغییر کند، سلف ولتاژ ذخیره شده در خود را القا می‌کند و این ولتاژ مانع از تغییر ناگهانی جریان در مدار می‌شود.
علاوه بر این، سلف‌ها در نویزگیری و صاف کردن سیگنال‌ها نیز کاربرد دارند و در مدارهای تغذیه و فیلترها نقش مهمی ایفا می‌کنند.
-
نماد سلف: L
-
واحد سلف: هانری (H)
سلف‌ها یکی از قطعات کلیدی در مدارهای AC، منابع تغذیه و مدارهای RF هستند و یادگیری نحوه عملکرد آنها برای طراحی مدارهای الکترونیکی ضروری است.
تفاوت خازن و سلف | ذخیره انرژی و ساختار قطعات
تفاوت اصلی خازن و سلف در نحوه ذخیره انرژی و ساختار آنها است:
خازن: انرژی الکتریکی را به صورت میدان الکترواستاتیکی و توسط بار الکتریکی ذخیره می‌کند. خازن از صفحات هادی و دی‌الکتریک (عایق) بین آنها تشکیل شده است.
سلف: انرژی را به صورت میدان الکترومغناطیسی ذخیره می‌کند و از دو قسمت اصلی سیم‌پیچ و هسته تشکیل شده است.
انواع سلف از نظر ظاهری
سلف‌های مکعبی شکل: بیشتر به عنوان نویزگیر در مدارها استفاده می‌شوند.
سلف‌های استوانه‌ای شکل (دایره‌ای): معمولاً به عنوان القاگرهای قوی ولتاژ در مدارهایی مانند LCD یا صفحه‌کلیدها کاربرد دارند.
شناخت تفاوت خازن و سلف و آشنایی با انواع سلف‌ها برای طراحی و تحلیل مدارهای الکترونیکی بسیار مهم است و کمک می‌کند از قطعات مناسب در هر بخش مدار استفاده شود.
آشنایی با قطعه دیود (Diode)
دیود یک قطعه نیمه‌رسانا است که از اتصال دو نوع نیمه‌رسانای N و P تشکیل شده است. این قطعه جریان را یکطرفه عبور می‌دهد: از سمت آند (+) به سمت کاتد (-) جریان به راحتی عبور می‌کند، اما در جهت مخالف تقریباً جریان عبور نمی‌کند یا تنها در شرایط خاص جریان کمی عبور می‌دهد.
دیودها معمولاً از مواد نیمه‌رسانایی مانند سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته می‌شوند و در مدارها با نماد D نمایش داده می‌شوند.
انواع دیود در الکترونیک موبایل
-
دیود معمولی (Rectifier Diode / یکسو کننده)
-
دیود زنر (Zener Diode / تثبیت کننده ولتاژ)
-
دیود LED (Light Emitting Diode / نوردهنده)
کاربرد دیود معمولی (یکسو کننده)
دیود معمولی جریان را فقط از یک جهت عبور می‌دهد و در جهت دیگر مانند عایق عمل می‌کند. از مهم‌ترین کاربردهای آن:
-
یکسوسازی برق متناوب به مستقیم: در شارژرها معمولاً از چهار دیود برای تبدیل AC به DC استفاده می‌شود که به آن پل دیود می‌گویند.
-
یکطرفه کردن مسیر جریان: جلوگیری از بازگشت جریان و حفاظت مدار.
شکل ظاهری دیود معمولی 
-
قطعه‌ای مکعبی شکل با دو پایه
-
یک خراش روی یکی از لبه‌ها جهت مشخص کردن پایه کاتد (-)
-
پایه دیگر آند (+) است
دیودها از قطعات کلیدی در مدارهای موبایل و تجهیزات الکترونیکی هستند و یادگیری نحوه عملکرد و تشخیص قطبیت آنها برای طراحی و تعمیر مدارها ضروری است.
آموزش ترانزیستور در الکترونیک
ترانزیستور یکی از مهم‌ترین قطعات الکترونیکی است که در سال 1947 اختراع شد تا جایگزینی کارآمد برای رله‌های مکانیکی و لامپ‌های خلأ باشد. پیش از اختراع ترانزیستور، لامپ‌های خلأ و رله‌های مکانیکی برای تقویت سیگنال‌های صوت و شبکه‌های تلفن استفاده می‌شدند، اما این قطعات توان زیادی مصرف می‌کردند، عمر کوتاهی داشتند و نگهداری آنها پرهزینه بود. ظهور ترانزیستور موجب کاهش هزینه‌ها، افزایش کارایی و بهبود کیفیت شبکه‌های ارتباطی و مدارهای الکترونیکی شد و پایه‌ای برای توسعه فناوری‌های مدرن مانند میکروچیپ‌ها، آی‌سی‌ها و تقویت‌کننده‌ها ایجاد کرد.
ترانزیستورها از مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته می‌شوند و ساختاری مشابه دیود دارند. در کلاس الکترونیک با روشهای تست و اندازه گیری هر یک از قطعات SMD روی بردهای مختلف آشنا میشوید.
کاربردهای ترانزیستور
سوئیچینگ (Switching):
ترانزیستورها می‌توانند مانند کلید الکترونیکی عمل کنند و دارای دو حالت خاموش و روشن باشند. سرعت تغییر وضعیت آنها چند صد هزار برابر سریع‌تر از کلیدهای مکانیکی است، بنابراین در مدارهای دیجیتال و کنترل جریان کاربرد گسترده دارند.
تقویت سیگنال (Amplification):
ترانزیستورها برای تقویت جریان یا ولتاژ سیگنال‌ها استفاده می‌شوند. در میکروچیپ‌ها و آی‌سی‌ها، خروجی یک ترانزیستور می‌تواند به ورودی ترانزیستور بعدی داده شود تا تقویت چندمرحله‌ای ایجاد شود. این اصل در آی‌سی‌های آمپلی‌فایر صوتی به کار می‌رود تا سیگنال‌های ضعیف صوتی را به خروجی قوی و تقویت‌شده تبدیل کند.
نکته: ترانزیستورها در مدار با نماد T یا Q نمایش داده می‌شوند.
انواع ترانزیستور
BJT (Bipolar Junction Transistor / ترانزیستور اتصال دوقطبی)
-
این نوع ترانزیستور از دو دیود متصل به یکدیگر تشکیل شده و در دو نوع NPN و PNP موجود است.
-
شکل ظاهری: شبیه دیود معمولی با سه پایه (در برخی موارد چهار پایه که یکی برای نگهداری یا خنک‌کنندگی است).
پایه‌های BJT:
-
E (Emitter / امیتر): پایه‌ای که جریان از آن خارج می‌شود یا وارد می‌شود.
-
C (Collector / کلکتور): پایه جمع‌کننده جریان.
-
B (Base / بیس): پایه کنترل جریان بین امیتر و کلکتور.
FET (Field Effect Transistor / ترانزیستور اثر میدانی)
-
بیشتر در آی‌سی‌ها و مدارهای دیجیتال کاربرد دارد.
-
دارای سه پایه است: Drain (درین)، Source (سورس) و Gate (گیت).
-
پایه گیت نقش مشابه پایه بیس در BJT را دارد و جریان بین سورس و درین را کنترل می‌کند.
ترانزیستورها پایه اصلی مدارهای سوئیچینگ، تقویت‌کننده‌ها، آی‌سی‌ها و مدارات دیجیتال هستند و یادگیری عملکرد، پایه‌ها و انواع آنها برای طراحی و تعمیر مدارهای الکترونیکی موبایل، کامپیوتر و تجهیزات صنعتی ضروری است.
آموزش رگولاتور
در بسیاری از مدارهای الکترونیکی، نیاز است که ولتاژ خروجی همیشه ثابت و پایدار باشد، حتی اگر ولتاژ ورودی تغییر کند. این وظیفه توسط رگولاتورها (Voltage Regulators) انجام می‌شود.
رگولاتور مانند رگولاتور گاز در منازل عمل می‌کند: همان‌طور که رگولاتور گاز فشار ورودی متغیر گاز را به فشار ثابت و قابل استفاده برای تجهیزات خانه تبدیل می‌کند، رگولاتور الکترونیکی نیز ولتاژ ورودی متغیر را به ولتاژ ثابت برای مدارها تبدیل می‌کند.
فیلترها | کنترل عبور فرکانس در مدارهای الکترونیکی
فیلترها قطعات یا مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی هستند که برای انتقال یک محدوده فرکانسی مشخص و حذف سایر فرکانس‌ها طراحی شده‌اند. این قطعات نقش حیاتی در تثبیت سیگنال، کاهش نویز و جداسازی کانال‌ها در مدارهای الکترونیکی و تجهیزات ارتباطی دارند.
کانال: محیطی که سیگنال فرکانسی از آن عبور می‌کند تا از فرستنده به گیرنده برسد، مانند فیبر نوری، مسیرهای PCB یا موج رادیویی.
انواع فیلترها
فیلتر پایین‌گذر (Low-pass filter)
این فیلتر اجازه عبور فرکانس‌های پایین تا یک حد مشخص را می‌دهد و فرکانس‌های بالاتر را حذف می‌کند. کاربرد آن در مدارهای صوتی، تغذیه و فیلترهای آنالوگ رایج است.
فیلتر بالاگذر (High-pass filter)
این فیلتر برخلاف فیلتر پایین‌گذر عمل می‌کند و فرکانس‌های بالاتر از حد تعیین‌شده را عبور می‌دهد و فرکانس‌های پایین‌تر را حذف می‌کند. در مدارهای RF و سیستم‌های ارتباطی کاربرد دارد.
فیلتر میان‌گذر (Band-pass filter)
فقط یک بازه فرکانسی مشخص را عبور می‌دهد و سایر فرکانس‌ها را حذف می‌کند.
مثال: در تلفن همراه، فیلترهای میان‌گذر برای عبور فرکانس‌های GSM مانند 1911 مگاهرتز طراحی شده‌اند و بازه‌ای بین 1521 تا 1921 مگاهرتز را عبور می‌دهند.
استفاده از فیلترها در مدارهای مدرن باعث افزایش کیفیت سیگنال، جلوگیری از تداخل فرکانسی و بهبود عملکرد سیستم‌های مخابراتی و دیجیتال می‌شود.
آشنایی با آی‌سی‌های محافظ و فیلترینگ در برد موبایل
در مدارهای الکترونیکی، نویز الکترومغناطیسی و الکتریسیته ساکن می‌تواند عملکرد قطعات حساس مانند CPU و مدار تغذیه را مختل کند. برای محافظت از این قطعات، از آی‌سی‌های محافظ و فیلترهای EMI و ESD استفاده می‌شود.
آی‌سی فیلتر EMI (Electro Magnetic Interference)
هنگامی که جریان الکتریکی از سیم عبور می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که می‌تواند نویز الکترومغناطیسی تولید کند. تجمع این نویزها عملکرد مدار را مختل می‌کند.
راهکار: استفاده از آی‌سی‌های EMI که نویزهای الکترومغناطیسی را فیلتر می‌کنند.
کاربرد: در بسیاری از مدارها، به ویژه مدار LCD و صفحه‌کلید (Keyboard) موبایل به کار می‌روند.
آی‌سی محافظ ESD (Electro Static Discharge)
الکتریسیته ساکن بدن می‌تواند از طریق کانکتورها (مثل سیم‌کارت، هندزفری، رم، USB) وارد گوشی شود و به آی‌سی‌های حساس آسیب برساند.
راهکار: استفاده از فیلترهای ESD که مسیر ورود الکتریسیته ساکن را مسدود یا تخلیه می‌کنند.
کاربرد: محافظت از CPU، مدار تغذیه و سایر آی‌سی‌های حساس.
ویژگی‌های ظاهری آی‌سی‌های EMI و ESD
-
هر دو آی‌سی مستطیلی شکل و دارای ساختار دیودی هستند.
-
اغلب دارای روکش شیشه‌ای یا کریستالی می‌باشند.
-
برای تشخیص نوع آی‌سی، از نقشه مدار یا محل قرارگیری روی برد استفاده می‌شود.
-
این آی‌سی‌ها در صورت خرابی باید تعویض شوند و در بازار با عنوان آی‌سی شیشه‌ای یا کریستالی موجود هستند.
استفاده از این آی‌سی‌ها تضمین می‌کند که مدارهای موبایل در برابر نویز، تداخل الکترومغناطیسی و تخلیه الکتریسیته ساکن مقاوم شوند و عملکرد پایدار داشته باشند.
کاربرد فرکانس در مدارهای الکترونیکی
فرکانس نقش اساسی در انتقال اطلاعات و عملکرد مدارها دارد و کاربردهای آن در الکترونیک بسیار گسترده است:
انتقال و تبادل اطلاعات: فرکانس‌ها سیگنال‌ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل می‌کنند. برای مثال، هنگام ارسال فایل از طریق بلوتوث، داده‌ها با استفاده از فرکانس‌های مشخص به دستگاه گیرنده منتقل می‌شوند.
راه‌اندازی و فعال نگه داشتن آی‌سی‌ها: بسیاری از آی‌سی‌ها و مدارهای دیجیتال برای عملکرد صحیح به سیگنال‌های فرکانسی نیاز دارند تا در زمان‌بندی مناسب فعال بمانند و عملیات پردازش داده‌ها انجام شود.
کنترل و مدیریت فرکانس در مدارهای موبایل، کامپیوتر و تجهیزات ارتباطی، عملکرد پایدار و انتقال صحیح اطلاعات را تضمین می‌کند.
آموزش کریستال در برد موبایل RTC و VCTCXO
کریستال‌ها قطعات مهمی در مدارهای تلفن همراه هستند که وظیفه تولید و تثبیت فرکانس برای آی‌سی‌ها و عملکرد صحیح گوشی را بر عهده دارند.
کریستال RTC (Real Time Clock / کریستال ساعت)
-
وظیفه: نگهداری تنظیمات ساعت و تاریخ سیستم و همچنین راه‌اندازی آی‌سی تغذیه گوشی.
-
ویژگی: همیشه فعال است حتی زمانی که گوشی خاموش است. هنگام خارج کردن باتری، این کریستال با استفاده از باتری بکاپ (Back-up) تغذیه می‌شود تا به کار خود ادامه دهد.
-
محل قرارگیری: در برخی گوشی‌ها، نزدیک آی‌سی تغذیه واقع شده است.
کریستال VCTCXO (Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator / کریستال اصلی)
-
وظیفه: تولید فرکانس کاری آی‌سی‌های مهم مانند CPU، آی‌سی تغذیه و مدار آنتن. همچنین تولید فرکانس حامل برای مدار آنتن نیز بر عهده این کریستال است.
-
محل قرارگیری: معمولاً در مدار آنتن و نزدیک آی‌سی RF قرار دارد.
نکات تعمیراتی
کریستال‌ها قطعاتی مقاوم هستند، اما ضربات شدید به گوشی می‌تواند باعث خرابی آنها شود.
خرابی هر یک از کریستال‌ها می‌تواند منجر به روشن نشدن گوشی شود.
شناخت انواع کریستال و محل قرارگیری آنها برای تعمیر و نگهداری گوشی‌های موبایل بسیار اهمیت دارد.
آموزش آی‌سی
آی‌سی‌ها (Integrated Circuits) یا مدارات مجتمع، قلب تپنده دستگاه‌های الکترونیکی مدرن هستند. در گوشی‌های موبایل، این قطعات مسئولیت پردازش، مدیریت انرژی، ارتباطات بی‌سیم، و بسیاری دیگر از عملکردهای حیاتی را بر عهده دارند. آشنایی با انواع آی‌سی‌ها، نحوه شناسایی خرابی آنها و روشهای تست، برای تعمیرکاران موبایل ضروری است. در دوره آموزش الکترونیک موبایل شما با روش تست و اندازه گیری هر یک با مولتی متر در برد گوشی آشنا میشوید.
انواع بسته‌بندی آی‌سی‌ها (IC Package Types)
آی‌سی‌ها در بسته‌بندی‌های مختلفی تولید می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:
-
DIP (Dual In-line Package): دارای دو ردیف پایه است که برای نصب در بردهای سوراخ‌دار مناسب است.
-
SMD (Surface-Mount Device): برای نصب روی سطح برد طراحی شده و شامل انواعی مانند SOIC (Small Outline IC)، QFP (Quad Flat Package)، QFN (Quad Flat No-lead) و BGA (Ball Grid Array) می‌باشد.
-
BGA (Ball Grid Array): دارای پایه‌هایی به شکل توپ‌های قلع در زیر آی‌سی است که اتصال به برد را فراهم می‌کند.
-
QFP (Quad Flat Package): دارای پایه‌هایی در چهار طرف آی‌سی است و برای کاربردهای با تعداد پایه بالا مناسب است.
-
SOIC (Small Outline IC): نسخه‌ای کوچک‌تر از DIP با پایه‌هایی در دو طرف آی‌سی است.
این بسته‌بندی‌ها به‌منظور بهینه‌سازی فضای برد، افزایش سرعت انتقال داده‌ها و کاهش مصرف انرژی طراحی شده‌اند.
شناسایی خرابی آی‌سی‌ها در گوشی موبایل
خرابی آی‌سی‌ها می‌تواند منجر به مشکلات متعددی مانند خاموشی گوشی، عدم شارژ، قطع ارتباطات بی‌سیم و... شود. برای شناسایی خرابی آی‌سی‌ها می‌توان از روشهای زیر استفاده کرد:
-
بررسی فیزیکی: وجود علائمی مانند سوختگی، ترک یا تغییر رنگ در آی‌سی می‌تواند نشان‌دهنده خرابی باشد.
-
تست با مولتی‌متر: استفاده از مولتی‌متر برای بررسی اتصال کوتاه یا باز بودن پایه‌های آی‌سی.
-
بررسی دما: آی‌سی‌های خراب معمولاً در حین کار داغ می‌شوند.
-
استفاده از نقشه‌های برد: با استفاده از نقشه‌های برد (PCB Diagram) می‌توان مکان دقیق آی‌سی‌ها را شناسایی و بررسی کرد.
در صورت عدم تجربه کافی، توصیه می‌شود از ابزارهای پیشرفته‌تری مانند آنالیزورهای منطقی یا دوربین حرارتی استفاده شود.
تست آی‌سی‌ها در گوشی‌های موبایل
برای تست آی‌سی‌ها در گوشی‌های موبایل، می‌توان مراحل زیر را دنبال کرد:
-
بررسی ولتاژ ورودی و خروجی: با استفاده از مولتی‌متر، ولتاژهای ورودی و خروجی آی‌سی را بررسی کنید.
-
بررسی سیگنال‌های ورودی و خروجی: با استفاده از اسیلوسکوپ، سیگنال‌های ورودی و خروجی آی‌سی را بررسی کنید تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل کنید.
-
بررسی دمای آی‌سی: در صورت داغ شدن بیش از حد آی‌سی، احتمال خرابی آن وجود دارد.
-
استفاده از نقشه‌های برد: با استفاده از نقشه‌های برد، می‌توان مسیرهای سیگنال و تغذیه را بررسی کرد.
در صورت شناسایی خرابی، تعویض آی‌سی معیوب با مدل مشابه توصیه می‌شود.
آموزش الکترونیک پایه‌ای برای یادگیری طراحی، تحلیل و تعمیر مدارهای الکترونیکی است. با شناخت قطعات پرکاربرد مانند مقاومت، خازن، سلف، دیود، ترانزیستور و آی‌سی‌ها، همچنین آشنایی با کریستال‌ها، فیلترها و رگولاتورها، می‌توان مدارهای ساده تا پیچیده را تحلیل و عیب‌یابی کرد. این مهارت‌ها به ویژه در تعمیر موبایل، تجهیزات دیجیتال و سیستم‌های الکترونیکی حیاتی هستند و با تمرین عملی و استفاده از منابع به‌روز، توانایی طراحی و بهینه‌سازی مدارها افزایش می‌یابد، در نتیجه شما را به یک تکنسین حرفه‌ای و متخصص الکترونیک تبدیل می‌کند.
