دکتر

در این صفحه می خواهم در مورد روشی ساده برای تحلیل اکثر مدارات الکترونیک صحبت کنم .البته تحلیلی که هم کوتاه باشه و هم گویا و هم پرکاربرد در اکثر کتابها بارها دیده اید که هر مدار را با شیوه ای خاص تحلیل می کنند. من در اینجا با روشی ساده و مبتنی بر قوانیین اولیه الکترونیک می خواهم این کار را بکنم. به فرض مدار زیر را در نظر بگیرید

اگه بخواهیم این مدار را بدون مراجعه به کتابها و حفظ یات خود از فرمول های مختلف ،تحلیل کنیم؛باید به قوانینی که فرمول ها از آنها سر برآورده اند استفاده کنیم. لازم نیست از قوانین عجیب و غریب و پر پیچ و خمی هم استفاده کنیم. 1-اگر تمام جریاناتی رو که از یک گره می گذرد با هم جمع کنیم حاصل جمع ما صفر می شود 2-اگر تمام ولتاژ هایی یک حلقه رو با هم جمع کنیم حاصل صفر می شود 3-اگر دو مقاومت را موازی با هم ببندیم ولتاژ دو سر آنها یکی است 4-اگر دو مقاومت به ور موازی متصل شوند برای به دست آوردن جریان کل جریان هردو را جمع می کنیم 5-اگر دو مقاومت سری بسته شوند جریان عبوری در همه آنها یکی است. 6-اگر دو مقاومت سری بسته شوند ولتاژ کل برابر جمع ولتاژ روی هردوی آنها است. 7-سد پتانسیل یک دیود باعث میشود که تا ولتاژ بایاس آن دیود برابر با مقدار ولتاژ سد نشده دیود در حالت خاموش باشد. دیود (غیر از زنر)در حالت بایاس معکوس خاموش است 8-یک خازن در جریان DC مانند یک کلید باز بعد از پرشدن عمل می کند و... دیدید که همه قوانین را بارها دیده اید و ساده اند. خوب حالا باید انتخاب کنید که می خواهید چه چیزی رو بدست آورید. فرض می کنم که شما می خواهید ولتاژ روی دیود اولی رو به دست بیاورید. برای این کار لازم است یا از ولت سنج استفاده کنید و یا بر طبق این سخن که همیشه گفته می شود ولتاژ دیود ژرمانیوم3. ولت است و سلیکونی 7. است عمل کنید اگه دیود شما جزو این دو نوع است. البته به یاد داشته باشید که در این تحلیل از تخمین ها باید کمک بگییرید حال شاید شما بخواهید بدانید ولتاژ روی خازن 220 میکرویی ما چقدر است.خوب کاری نداره مگه ما به ورودی هفت ولت اعمال نکرده ایم.مگه روی دیود اولی (به فرض سلیکونی بودن دیود)7. ولت افت نکرده.پس ولتاژ رو در اینجا برابر 6.3 میگیریم. حلا می رسیم به یکی از حساس ترین جاهای این مدار.در اینچنین جاهایی است که تامل کار ساز است. خط مثبت ما که تا حال یکی شاخه بوده تبدیل به چند شاخه می شود. یک برای دیود سبز رنگ می رود،دیگری برای مقاومت 380کیلویی،یکی برای امیتر ترانزیستور ما ،یکی هم

در اینجا ما برای تحلیل از یک قانون ساده استفاده می کنیم.اون هم این است که اگر چند مقاومت موازی با هم ببندیم ولتاژ دوسر همه آنها یکی است.پس اگر ما ولتاژ سر بالایی هر کدام از این چند قطعه را که نام بردیم با زمین بسنجیم برابر ولتاژ دیگری است.(نکته مهم اینجا است که ما در این شیوه ولتاژ خطی را می سنجیم که اون قطعه در اول اون واقع شده و نه ولتاژ آن را. خوب از سمت چپ شروع می کنیم.یعنی از دیود شیشه ای.بیایید و فعلاً چون بیشتر با دیود یکسوساز بیشتر آشنا هستید فرض کنید یک دیود سیلیکونی است و نه یک دیود شیشه ای. یک دیود سیلیکونی تقریباً ولتاژ سدی برابر 7. ولت دارد و تا این ولتاژ تامین نشود این دیود در حالت خاموشی بسر می برد.البته ما یک مقاومت 10 اهمی هم با اون موازی کرده ایم .ولتاژ دو سر این مقاومت طبق همین قانون یکسانی ولتاژ دو خط موازی برابر با ولتاژ دیود ما است. حالا به نظر شما ولتاژ خروجی چقدر است. اگر نگاهی کنیم به مدار می بینیم که منفی مستقیم به خروجی رفته و این مثبت هست که مستقیم به خروجی نرفته و در سر راه خود به مقاومت و خازن و دیود برخورد می کند.و در سر راه بر روی هر یک از این قطعات افت هایی صورت میگیرد. حالا این حلقه که از ورودی آغاز می شود و به خروجی می رود را در نظر میگیریم. میبینیم که خط مثبت ما نخست از یک دیود سیلیکونی می گذرد و بعد به یک دیود و مقاومت موازی شده وارد می شود(خازن را به دلیل حکم قطع داشتن در جریانات دی سی از محاسبات کنار گذاشته ایم)و به خروجی می رسد. اما میبینیم که حلقه ولتاژ ما درست نمی شود ، چرا که منفی به مثبت وصل نشده.ما نمی توانیم در محاسبات محل خروجی را مانند اتصال کوتاه به حساب بیاوریم ،چرا که هر مصرف کننده ای که وصل شود به خروجی ما مقاومتی دارد. حالا فرض کنید که مقاومت بار ما(امپدانس (کل مقاومت) مصرف کننده 10 اهم است. حالا بهتر شد.اکنون داریم که خط مثبت بعد از اون دیود و مقاومت موازی شده به یک مقاومت10 اهم وارد شده و بعد به منفی وصل می شود و بعد به منبع.حالا یه مشکل دیگر هم داریم.از اون طرف خط مثبت به منبع وصل میشه و از طرف دیگه خط منفی و هیچ کدوم به هم وصل نیستند.و یه حلقه کامل درست نشد.همان طوری که بارها شنیده اید هر منبع دارای مقاومتی است و این مقاومت باعث می شود که همه جریان یک دفعه به خروجی نرود در هنگام اتصال کوتاه.فکر کنید که یک منبع این مقاومت رو نداشت.یک باتری یک ولتی که اتصال کوتاه می شد تمام جریان در یک آن خالی می شد (تمام الکترون ها در یک لحضه کوتاه از قطب منفی به قطب مثبت می رفت)یک شوک بزرگ،این شک چه کاریس که نمی تونست بکنه؟! حالا به جای مقاومت منبع یک مقاومت فرضی قرار بدهید .من 6 اهم را در نظر می گیرم. حالا حلقه ما کامل شد.

حالا کا راحت تر شد.ولتاژ ورودی ما 7 ولت بود که این همون ولتاژ منبع در مدار است.اگه یه کم توجه کنیم متوجه میشویم که این همون ولتاژ دو سر مقاومت شش اهمی منبع است.

چون ما ولتاژ دوسر مقاومت هفت ولتی منبع را به مدار وصل کرده ایم،لازم نیست در محاسبات از مقدار این مقاومت استفاده کرد فعلاً.چون ما ولتاژ دوسر این را یک منبع می گیریم.بیان این مقاومت دزر شکل تنها برای گویاتر نشان دادن چرخه است.ما دو دیود در این چرخه داریم که دو افت 7. ولتی را در مدار باعث می شوند.افت این دو را از ولتاژ منبع کم می کنیم.

7V-1.4V=5.6V

این افتی است که ما روی مقاومت 10 اهمی بار داریم.

5.6V/10Ω=560mA

این جریانی است که به بار می رسد.نکته مهم این است که مسلماً افتی که روی دیود ها و مقاومتی که با دیود موازی بسته شده شما را به اشتباه خواهد انداخت.به یاد داشته باشید که مقاومت 10 اهمی موازی برای این داری افت 7. ولتی است که با دیود موازی بسته شده و اگر ولتاژ مدار به اندازه ای باشد که افتی که روی دیود ما انجام می شد کمتر از سد پتانسیل دیود باشد،دیود در حالت خاموش می ماند؛درنتیجه این مقاومت موازی شده با آن است که در چرخه به تنهایی فعال است.اگر ولتاژ به حدی برسد که افتی که می تواند روی دیود صورت بگیرد بیشتر از سد پتانسیل باشد یا مساوی آن،افت روی دیود در همان حد سد پتانسیل می ماند و افزوده نمی شود(تقریباً).این یعنی حتی مقاومت موازیش هم مجبور به تبعیت است.چرا که ولتاژ دو قطعه موازی مساوی است.همیشه در چنین جاهایی حواستان را جمع کنید که به اشتباه نیفتید.(البته باز تکرار می کنم که مقاومت باتری که در حلقه بیان کردم تنها برای درک حلقه است و یک مقاومت فرضی به جای آن گذاشته ایم .البته ناگفته نماند که ما از ولتاز دوسر این مقاومت به عنوان یک منبع استفاده کرده ایم.پس برای محاسبه جریانی که می گذرد باید از مقدار مقاومت و افت قطعات دیگر استفاه کرد.

البته ما اگر بخواهیم امپدان حلقه (مقاومت کلی حلقه) را به دست بیاوریم به این مقاومت هم نیاز داریم در محاسبات.اگر هم ما به ولتاژ بدون بار منبع دسترسی داشتیم ولی ولتاژ منبع با بار را نداشتیم هم می توانیم از این مقاومت جایگزین منبع در حلقه رسم شده استفاده کنیم تا ولتاژ با بار روی مقاومت مبع را که به مدار اعمال می شود را به دست بیاوریم

حالا فرض می کنیم ما بار را از منبع جدا کرده ایم(برای این کار تنها لازم است که در یک نقطه از حلقه کلیدی را در حالت باز قرار دهیم و یا یکی از المان ها را که المانی موازی آن نیست را از مدار جدا کرده تا حلقه ناقص باشد.).درنتیجه تمام ولتاژ منبع خود را روی دو نقطه قطع اتصال نشان می دهد.البته در دو سر منبع هم می شود این ولتاژ را مشاهده کرد(فرض کنید یک حلقه بیشتر به منبع وصل نیست).ما با ولت سنج اگر ولتاژ دو سر منبع را بسنجیم ولتاژ بدون بار منبع را داریم.(در شکل هشت ولت را قرار داده ام که یک مقدار فرضی است).البته بیان این موضوع هرچند فرعی بود اما به درک مطلب هم کمک شایانی می کند.

حالا به تحلیل بخش دیگری از مدار می پردازیم.البته باز باید دست به ترسیم حلقه ای دیگر بزنیم تا بتوانیم مدار را تحلیل کنیم.

البته دیگر نیازی نیست که در اینجا از مقاومت منبع و غیره بحث کنم.برای اینکه توضیحات لازم قبلاً داده شده و این توضیحات تنها برای آگاهی بیشتر شما بود.اکنون به جای ولتاژ دو سر خازن که شش و سه دهم ولت است و به حلقه دومی ما اعمال می شود یک علامت منبع قرار می دهیم.البته اگه خودتان خواستید می توانیید مقاومتی به جای این علامت قرار دهید برای درک حلقه.

همانگونه که میبینید در این حلقه ولتاژی شش و سه دهم ولتی را داریم(طبق قانون سد پتانسیل دیود ،مانند کلید باز بودن خازن در جریانات AC و برابری ولتاژ دو خط موازی .)

همانگونه که میبینید منفی ما توسط یک مقاوت یک کیلویی به حلقه وصل می شود.چون روال کار این است که از مثبت برای تحلیل شروع کرد ما هم این کار را می کنیم.البته اگه خودتان خواستید از منفی شروع کنید.

خط مثبت ما سه شاخه می شود .یه شاخه از آن به امیتر ترانزیستور می رود و شاخه ای دیگر توسط مقاومتی 380 کیلویی به بیس ترانزیستور و کلکتور و آن گاه به ال ای دی قرمز رنگ و آنگاه به منفی منبع می رود.

اگر درست نگاه کنیم می بینیم که در اصل این دو حلقه است و حلقه ای سومی هم در کنار آنها است .پس به اجبار باید سه حلقه را ترسیم کنیم و نه یک حلقه را.حالا به دو حلقه زیر نگاه کنید.

اگر درست نگاه کنید خواهید دید که یک حلقه کامل است و حلقه ای دیگر خیر.در اصل بیس ترانزیستور ما بایاس معکوس شده و در خاموشی به سر می برد و منبع ما قادر به روشن کردن آن نیست و این حلقه تکمیل شده نیست.پس به دلیل خاموش بودن ترانزیستور از تحلیل این حلقه ناقص خوداری می کنیم چون کار بیهوده ای است .کار ما تنها زمانی ارزش داشت که این ترانزیستور کار می کرد یا می توانست کار کند.اما در آرایش حاضر هیچ کاری نمی تواند انجام بدهد.

پس حلقه دیگر را تحلیل می کنیم.این حلقه اینگونه است که جریان بعد از گذر از ال ای دی سبز به یک مقاومت یک کیلویی وارد می شود و بعد از خروج از مقاومت به منبع برمی گردد.پس ما دو افت در اینجا داریم که جمع آنها برابر ولتاژ منبع حلقه است.یک افت بر مقاومت یک کیلویی است و افت دیگر ما بر ال ای دس سبز است.اگر ما افت یکی را داشته باشیم می توانیم افت دیگری را هم با کمک قانون صفر بودن حاصل جمع تمام افت های در یک حلقه به دست بیاوریم.به فرض اگر افت ما روی ال ای دی دو ولت باشد ،چون منبع ما شش و سه دهم است پس برای مقدار افت روی مقاومت یک کیلویی داریم شش و سه دهم منهای دو ؛که نتیجه می شود چهار و سه دهم.پس ما بر مقاومتی یک کیلویی چهار و سه دهم ولت افت داریم اگر ولتاژ منبع حلقه ما شش و سه دهم ولت باشد و افت روی ال ای دی ما دو ولت باشد.پس ما حتماً باید افت یکی را داشته باشیم تا بتوانیم جریان گذرنده از مدار و افت قطعه دیگر را داشته باشیم.

نکته مهم دیگر را که می توان گفت این است که اگر ما در یک حلقه افت هیچ قطعه ای را نداشتیم باید چه کرد.ما در اینجا می توانیم اگر مقدار مقاومت تمام قطعات در حلقه را داشته باشیم ،این مقدار ها را با هم جمع کنیم تا به مقاومت کلی حلقه دست پیدا کنیم(به این مقاومت کلی می توانیم امپدانس هم بگوییم).بعد از به دست آوردن مقاومت کل حلقه،تمام حلقه را یک مقاومت فرض می کنیم که به دو سر یک منبع متصل شده .پس ما در این حالت یک مقاومت داریم و یک افت بر روی مقاومت.حال با تقسیم ولتاژ بر مقداراین مقاومت می توان به جریان گذرنده از هر نقطه حلقه دست پیدا کرد.حال بعد از به دست آوردن جریان درون حلقه می توان با ضرب این جریان در مقدار مقاومت هر قطعه مقدار افتی که بر روی آن قطعه را داریم به دست آوریم.

حال به مدار زیر نگاهی بیندازید که تا اندازه ای شبیه به این مدار که تاکنون در ذکر خیرش بودیم است.