تفاوت منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ

تفاوت منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ

برای ثابت نگه داشتن ولتاژ مستقیم در خروجی یک منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج میباشد. منبع تغذیه سوئیچینگ یک واحد تغذیه توان است که به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام میدهد. در روش رگولاتور خطی از ترانس و المانهای یکسو کننده جریان و فیلتر استفاده میشود. تلفات بالا و بازدهی پائین و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و کیفیت دلخواه در خروجی، مشکلات منبع تغذیه خطی میباشند. سه عامل اصلی در تفاوت این دو روش عبارتند از فرکانس کار ترانسها در روش خطی 50 تا 60 هرتز است. ترانسهای فرکانس پایین، اندازه و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل استفاده از فرکانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ترانسها به میزان قابل توجهی کاهش یافته و درنتیجه اندازه منبع تغذیه سوئیچینگ کوچکتر است

راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی است. یک منبع خطی با تلف کردن توان، خروجی را رگوله یا یکسو میکند ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیکل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی کنترل میشود. با یک طراحی خوب در روش سوئیچینگ میتوان به حدود 90درصد بازدهی دست یافت

در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بدلیل وجود فرکانس بالا، بحث نویز و اثرهای ناخواسته الکترومغناطیسی بسیار مهم بوده و برای حذف آنها از فیلتر ای.ام.آی و اتصالات آر.اف استفاده میشود. طراحی منبع تغذیه خطی بسیار ساده بوده و اثرات نویز در خروجی بسیار کمتر است

منابع تغذیه سوئیچینگ
شکل فوق بلوک دیاگرام منبع تغذیه سوئیچینگ را نشان میدهد. در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ اگر ورودی اصلی ولتاژ متناوب باشد، ابتدا از یک طبقه یکسوکننده عبور کرده و یک ولتاژ مستقیم رگوله نشده ایجاد میشود. این ولتاژ مستقیم به خازنهای فیلترینگ بزرگ متصل میشود. جریان کشیده شده توسط این یکسوکننده از ورودی ولتاژ متناوب باعث ایجاد پالسهای جریان در اطراف پیک ولتاژ متناوب میشود.

این پالسهای کوچک مولد فرکانسهای بالا بوده و کاهش فاکتور توان را بهمراه دارند. تکنیک پاور فکتور کورکشن برای مقابله ایجاد شده است. مدار پاور فکتور کورکشن جریان مصرفی یکسوکننده را شبیه به شکل موج سینوسی نگاه داشته و در نتیجه فاکتور توان در برق ورودی متناوب اصلاح و نزدیک به 1،00 باقی میماند

محدوده ولتاژ متناوب ورودی توسط یک سوئیچ در دو حالت 115 و 230 ولت انتخاب میشود . در حالت 115 ولت یک مدار دو برابر کننده ولتاژ در طبقه ورودی اضافه میشود. در برخی مدلها محدوده ولتاژ متناوب ورودی یونیورسال بوده و حداقل100 تا 240 ولت را پشتیبانی میکنند. در یک منبع تغذیه با ورودی ولتاژ مستقیم به مرحله یکسو کننده احیتاجی نیست

در مرحله اینورتر، مقدار ولتاژ مستقیم تولید شده در مرحله قبل، دوباره به ولتاژ متناوب تبدیل میشود. فرکانس خروجی اینورتر بیش از 20 کیلوهرتز (خارج از محدوده شنوایی) انتخاب میشود. عمل سوئیچ معمولاً به کمک چند طبقه ماسفت جهت رسیدن به بهره بالا انجام میشود. در مرحله بعد ترانس با تعداد دورهای پیچشی کم قرار دارد. 

به دلیل فرکانس بالا دور سیم پیچ ترانس کم میشود و بسته به نیاز ترانس افزاینده یا کاهنده است. در مرحله نهایی هم یک طبقه یکسوکننده و فیلتر وجود دارد که وظیفه ی آن ساختن خروجی ولتاژ مستقیم در محدوده معین و مشخصات مناسب است

آشنایی با اجزاء فیزیکی منبع تغذیه

منابع تغذیه خطی و سویچینگ

نویسنده : مجتبی کاربه - ساعت ۸:٠٢ ‎ب.ظ روز ۱٩ اسفند ۱۳٩٠

برق و الکترونیک

 

برای ثابت نگه داشتن ولتاژ مستقیم در خروجی یک منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج میباشد. منبع تغذیه سوئیچینگ یک واحد تغذیه توان است که به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام میدهد. در روش رگولاتور خطی از ترانس و المانهای یکسو کننده جریان و فیلتر استفاده میشود. تلفات بالا و بازدهی پائین و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و کیفیت دلخواه در خروجی، مشکلات منبع تغذیه خطی میباشند.

سه عامل اصلی در تفاوت این دو روش عبارتند از فرکانس کار ترانسها در روش خطی 50 تا 60 هرتز است. ترانسهای فرکانس پایین، اندازه و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل استفاده از فرکانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ترانسها به میزان قابل توجهی کاهش یافته و درنتیجه اندازه منبع تغذیه سوئیچینگ کوچکتر است.

در این منابع ترانزیستوری که نقش کلید را به عهده دارد با فرکانسی حدود 50 کیلو هرتز یا بیشتر بین وضعیت قطع و اشباع در نوسان است که این خود سبب کاهش تلفات ترانزیستور می گردد .نسبت ولتاژ خروجی به ورودی را می توان با تغییر نسبت زمان روشن بودن به زمان خاموش بودن ترانزیستور تعیین کرد . در نقطه مقابل, در یک منبع تغذیه خطی برای دستیابی به ولتاژ دلخواه باید قسمتی از ولتاز ورودی روی ترانزیستور افت کرده و تلف شود .بازده بالا مزیت اصلی یک منبع تغذیه سوئیچینگ است . هنگامی که بازده بالاتر, ابعاد کوچک تر و وزن کم تر مد نظر باشد منابع تغذیه سوئیچینگ جایگزین منابع تغذیه خطی می شوند . منابع تغذیه سوئیچینگ پیچیده تر هستند و اگر جریان ورودی به آنها به خوبی فیلتر نشود می تواند نویز ایجاد کند.

 

راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی است. یک منبع خطی با تلف کردن توان، خروجی را رگوله یا یکسو میکند ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیکل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی کنترل میشود. با یک طراحی خوب در روش سوئیچینگ میتوان به حدود 90درصد بازدهی دست یافت

در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بدلیل وجود فرکانس بالا، بحث نویز و اثرهای ناخواسته الکترومغناطیسی بسیار مهم بوده و برای حذف آنها از فیلتر ای.ام.آی و اتصالات آر.اف استفاده میشود.

وزن و ابعاد

منابع تغذیه خطی: در منابع با توان بالا هیت سینک (گرماگیر) مورد نیاز است که ابعاد منبع را افزایش میدهد و استفاده از ترانسفورمر های فرکانس پایین، به حجم و سنگینی دستگاه می افزاید.

منابع تغذیه سویچینگ: در بعضی منابع ممکن است از ترانسفورمر (یا سلف )استفاده شود که البته به دلیل فرکانس  کاری بالا‌، سنگینی و ابعاد ترانسفورمر زیاد نیست.

ولتاژ خروجی

منابع تغذیه خطی: در صورت استفاده از ترانسفورمر، می توان در خروجی به هر ولتاژ دلخواهی دست یافت در منابع خطی بدون ترانسفورمر ولتاژ خروجی از ورودی بیشتر نخواهد شد. در صورت عدم استفاده از رگولاتور، ولتاژ خروجی با بار تغییر می کند.

منابع تغذیه سویچینگ: هیچ گونه محدودیتی در ولتاژ خروجی نداریم .در بیشتر مدارات فقط ولتاژ شکست ترانزیستور می تواند محدود کننده باشد .  ولتاژخروجی با بار تغییری نمی کند.

کارایی، توان و گرمای تلفاتی

منابع تغذیه خطی:در منابع تغذیه دارای رگولاتور، بازده عمدتا بسته اختلاف بین ولتاژ ورودی و ولتاژخروجی از طریق تلف کردن توان اضافی به شکل حرارت ، تنظیم می گردد که این سبب می شود بازده منبع تغذیه به حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد محدود شود .  در منابع تغذیه فاقد رگولاتور ، تلفات مسی و آهنی ترانسفورمر تنها عامل موثر بر کارایی منبع تغذیه است.

منابع تغذیه سویچینگ: ولتاژخروجی از طریق کنترل سیکل وظیفه (دیوتی سایکل) تنظیم می گردد . ترانزیستور ها یا کاملا روشن (حالت اشباع)هستند یا کاملا خاموش (حالت قطع) بنابراین تلفات اهمی بین ورودی و بار وجود  ندارد . حرارت ایجاد شده ناشی از ویژگیهای غیر آرمانی اجزای مدار و همچنین جریان حالت دایم مدار کنترل کننده می باشد.

مقایسه منابع تغذیه خطی و سویچئینگ

جریان هجومی وارده به منبع

منابع تغذیه خطی: در یک منبع تغذیه خطی در لحظه اتصال به برق شهری تا هنگامی که شار مغناطیسی ترانسفورمر  به یک حد پایدار برسد و خازن ها کاملا شارژ شوند جریان هجومی بالا است.

منابع تغذیه سویچینگ: جریان هجومی فوق العاده بالاست و فقط توسط امپدانس ورودی منبع تغذیه و مقاومت های سری با خازن محدود می گردد.

ضریب توان

منابع تغذیه خطی: در منابع تغذیه دارای رگولاتور ضریب توان پایین است زیرا جریان در قله (پیک) ولتاژ سینوسی از خط کشیده می شود.

منابع تغذیه سویچینگ: ازاعداد خیلی پایین تا متوسط در تغییر است زیرا در یک منبع تغذیه سویچینگ فاقد تصحیح ضریب توان، جریان در قله ولتاژ سینوسی از خط کشیده می شود.

نویز الکترونیکی در ترمینال های ورودی

منابع تغذیه خطی: می تواند اعوجاج هارمونیک ایجاد نماید ولی نویز فرکانس بالای آن ناچیز است

منابع تغذیه سویچینگ: منابع تغذیه سویچینگ ارزان قیمت می تواند نویز الکتریکی حاصل از سویچینگ وارد شبکه برق شهری نماید که این سبب بروز تداخل با سایر دستگهاهای صوتی و تصویری که به همان فاز وصل شده اند، میگردد . منابع تغذیه سویچینگ فاقد تصحیح ضریب توان نیز ممکن است اعوجاج هارمونیک ایجاد نمایند.

نویز آکوستیک

منابع تغذیه خطی: هوم بسیار ضعیفی ایجاد می کنند که عامل آن لرزش لایه های سیم پیچ ترانسفورمر می باشد.

منابع تغذیه سویچینگ: معمولا برای انسان قابل شنیدن نیست مگر اینکه منبع تغذیه دارای فن باشد، درست کار نکند یا اینکه فرکانس سویچینگ در محدوده قابل شنیدن باشد یا لایه های سیم پیچ ها در یکی از زیر هارمونیک های فرکانس کاری شروع به لرزش کند.

 

تداخل فرکانس رادیویی

منابع تغذیه خطی: در بار زیاد، دیودهای یکسوساز ممکن است تداخل فرکانس بالای ناچیزی ایجاد کنند.در کابل های فاقد حفاظ (شیلد) هوم القا می کنند که می تواند در فرکانس صوتی مشکل ساز باشد.

منابع تغذیه سویچینگ: به این دلیل که جریان بطور ناگهانی قطع و وصل می شود، این دسته از منابع مستعد ایجاد تداخل فرکانس رادیویی و الکترومغناطیسی می باشند . لذا برای کاهش تداخل باید از پالایه  (فیلتر)های تداخل الکترومغناطیسی و همچنین حفاظ های فرکانس رادیویی بهره جست.

بخش های یک منبع تغذیه سویچینگ

    EMI Filter   

این بخش از عناصر سلف و خازن تشکیل شده و وظیفه ی آن ممانعت از خروج فرکانس های اضافی (درمحدودهی کاری نویز حاصل از مدار سوئیچینگ) منبع تغذیه به بیرون و همچنین ممانعت از ورود فرکانس های اضافی (حاصل ازدوران موتور های الکتریکی و سیستمهای مولد حرارت و غیره) به داخل منبع تغذیه میباشد.

Input Capacitor

این قسمت از دو خازن الکترولیت با ظرفیت متناسب توان منبع تغذیه تشکیل شده و وظیفه آن کنترل سطح ولتاژ ورودی در هنگام کارکرد و همچنین ذخیره انرژی مورد نیاز مدار سوئیچینگ به هنگام وقفه های کوتاه انرژی میباشد.

Power Switching

این بخش معمولاً از دو ترانزیستور قدرت (ماسفت) تشکیل شده و وظیفه ی آن کنترل سطح ولتاژ خروجی را از طریق زمان روشن و خاموش شدن (سوئیچ) است.

Transformer

این بخش بنا به نوع طراحی، از دو تا سه ترانس (سوئیچینگ تی.آر، درایو تی.آر و غیره) تشکیل شده که علاوه بر ایزولاسیون ولتاژ مستقیم، وظیفه تغییر سطح ولتاژ را بر عهده دارند. طراحی این قسمت بسیار حساس است، زیرا اگر تعداد دور های اولیه و ثانویه متناسب با طراحی مدار پالز ویدث ماجولار نباشد، پایداری مدار و ضریب اطمینان نیمه هادی و در نهایت کارکرد منبع تغذیه با مشکل اساسی مواجه خواهد شد.

Output Diodes

این قسمت از دیودهای شاتکی، زنر و فست تشکیل شده و وظیفه آن یکسو سازی ولتاژ خروجی را در حالات عادی و قطع کامل جریان خروجی را در حالات خاص میباشد.

Heat Sink

این قسمت از آلیاژهای مختلف آلومینیوم و مس ساخته می شود و به واسطه تعبیه شیارهایی برروی آن جهت عبور جریان هوا، وظیفه انتقال دما از ترانزیستورهای سوئیچینگ و همچنین دیودهای شاتکی و  فست به محیط اطراف را بر عهده دارد.

Output Filter

این قسمت از چند خازن الکترولیت و سلف های چند لایه تشکیل شده است که وظیفه ذخیره انرژی در زمان روشن و ارائه آن در زمان خاموشی ترانزیستور را بر عهده دارد.

FAN

با وجود اینکه معمولاً مصرف کنندگان برای این قسمت اهمیتی قائل نمیشوند، انتقال حرارت در منابع تغذیه بسیار مهم و حیاتی بوده و رابطه مستقیمی با راندمان و طول عمر ان دارد. تهویه بهتر هوای گرم ازمحیط داخلی منبع تغذیه به فضای بیرون، کارکرد بهتر و عملکرد درازمدت تر منبع تغذیه را در پی دارد

PCB

برد اصلی منبع تغذیه میباشد که کلیه قطعات بر روی آن نصب میشوند. رعایت استانداردهای مختلف درساخت برد، از جمله تحمل حرارت بالا و عدم استفاده از مواد خطرناک برای محیط زیست ، باعث افزایش ضریب ایمنی کاربر میگردد.

IC Controller

 

 ۱-  کنترل خروجی، که با  تولید پالس های ویدث ماجولار ، فرآیند تغییر پنهانی یک رشته پالس بر اساس تغییرات سیگنال های دیگر و اعمال بازخورد ولتاژ و جریان و راه اندازی نرم در کلیه خروجیها را بر عهده دارد.

۲-  مونیتورینگ، که ازطریق یک شبکه تقسیم مقاومتی، کسری از ولتاژ خروجی به آی سی جهت مقایسه با یک ولتاژ مبنا، منتقل میشود و در صورت بروز هرگونه تغییر در خروجی دستور وقفه از طریق آی سی صادر میشود

۳-  نوسان ساز، که در فرکانس پایه کار میکند و موج مثلثی جهت استفاده در پالس ویدث ماجولار را تولید میکند

۴- راه اندازخروجی، که توان کافی را جهت بکارگیری در بارهای کم  و میانه، تولید میکند

۵- ولتاژ مبنا، که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجیها و همچنین یک ولتاژ پایدار برای سایر بخشها تولید میکند

۶-مبدل خطا، که عرض پالس ولتاژ خروجی را متناسب با سطح ولتاژ، تنظیم مینماید

۷-پاور فکتور کورکشن، که وظیفه آن تصحیح هارمونیک های فرکانس خروجی و هدایت و کنترل آنها به مدار  پالس ویدث ماجولار است

 

 

مشخصات یک  فنی منبع تغذیه:

MTBF TEST :‌ مطابق با استاندارد طراحی مدار، کیفیت قطعات داخلی و دور فن به گونه ای باشد که باعث بالا رفتن عمر مفید منبع تغذیه گردد.

EMC TEST : مطابق با استاندارد ، منبع تغذیه دارای ضربه گیر ورودی و لاین فیلتر به همراه خازن های X,Y با علامت درج شده استاندارد باشد.

BURN IN TEST : حرارت قطعات داخلی از محدوده مجاز تعیین شده در استاندارد تجاوز نکرده و در صورت از کار افتادن فن ، منبع تغذیه به طور خودکار خاموش شود.

LOW NOISE : نویز به وجود آمده، از محدوده مجاز تعیین شده دراستاندارد تجاوز ننماید، که این مورد در کارایی رایانه و همچنین بالا رفتن عمر مفید قطعات متصل به منبع تغذیه تاثیر بسیار زیادی دارد.

SILENT PC : طراحی مدار به گونه ای باشدکه دوران فن ها متناسب با حرارت داخلی تغییر یابد. این مورد باعث پایین آمدن نویز صوتی و بالا رفتن عمر مفید فن می‌گردد.

HI-POT TEST : در حدود تعیین شده در استاندارد، در صورت افزایش ناگهانی ولتاژ در ورودی، منبع تغذیه دچار آسیب جدی نشود.

THERMINAL EARTH : مطابق با استاندارد، منبع تغذیه دارای ترمینال تخلیه بار الکتریکی و همچنین درج علامت مربوطه بر روی بدنه داخلی باشد.

PCB FIRE TEST : مطابق استاندارد آتش سوزی، برد اصلی منبع تغذیه دارای کلیه موارد و نکات ایمنی لحاظ شده در استاندارد آتش‌سوزی باشد.

HOLD UP TIME  : مدت زمانی که به طول می انجامد تا ولتاژ +V پس از وقفه انرژی در ورودی، از مرز 90% مقداراولیه خود پایین تر بیاید، مطابق با استاندارد باشد.

POWER GOOD TIME : مدت زمانی که به طول می انجامد تا ولتاژ +V پس از روشن شدن  منبع تغذیه، از مرز 95%  مقدار اولیه خود عبور کند، ‌مطابق  استاندارد باشد.

SHORT CIRCUIT PROTECTION : در صورت به وجود آمدن اتصال کوتاه در هر یک از شاخه‌های خروجی، منبع تغذیه به صورت خودکار خاموش شود.

OVERLOAD PROTECTION : در حدود تعیین شده در استاندارد، در صورت افزایش بار مصرفی خارج ازتوان حداکثر، منبع تغذیه به صورت خودکار خاموش شود.

OVER VOLTAGE PROTECTION : در حدود تعیین شده  استاندارد، در صورت افزایش ولتاژ در هر یک از شاخه های خروجی، منبع تغذیه به صورت خودکار خاموش شود.

UNDER VOLTAGE PROTECTION : در حدود تعیین شده استاندارد، در صورت کاهش ولتاژ در هر یک از شاخه های خروجی ،منبغ تغذیه به صورت خودکار خاموش شود.

OVER CURRENT PROTECTION : در حدود تعیین شده در استاندارد، در صورت اضافه بار خارج از توان بر روی هر یک از شاخه های خروجی، منبع تغذیه به صورت خودکار خاموش شود. 

POWER FACTOR CORRECTION : در حدود تعیین شده دراستاندارد، هارمونیک های فرکانس خروجی توسط مدار PWM تصحیح شود، که این امر باعث افزایش راندمان منبع تغذیه و کاهش مصرف انرژی می‌گردد.

INTERACTION & CROSS REGULATION : مطابق  استاندارد، با اعمال بار متقابل بر روی هر یک از خروجی‌ها، تغییر ولتاژ سایر  خطوط در  گستره معین و هماهنگ با سخت افزار به کاربرده شده باشد. این مورد در سال های اخیر با توجه به تغییرات مکرر تکنولوژی به طور مرتب رو به تغییر بوده و عدم رعایت آن باعث بروز مشکلات اساسی گردیده است.

CONDUCTED EMI : در صورتی که منبع تغذیه به فیلترهای مناسب ورودی و خروجی مجهز باشد، تداخل فرکانس های رادیویی بر روی پایانه های ورودی و خروجی باید در محدوده مجاز تعیین شده در استاندارد باشد.

RADIATED EMI : مطابق با استاندارد، تشعشعات مغناطیسی که از داخل منبع تغذیه به بیرون و بالعکس در جریان است، باعث بروز مشکل درکارکرد منبع تغذیه و نیز سایر وسایل الکترونیکی مجاور آن نگردد.

ESD PERSONAL : مطابق استاندارد، در صورت باردار شدن بدن کاربر به الکتریسیته ساکن و تماس کاربر با منبع تغذیه، مشکلی در کارکرد منبع تغذیه به وجود نیاید.

دانلود پروژه های منبع تغذیه سوئیچینگ

به درخواست یکی از کاربران مبنی بر نبود مدارات و پروژه های منابع تغذیه سوئیچینگ در اینترنت ، تکنو الکترو چند مدار بسیار قدرتمند و عالی منبع تغذیه که ساخت آنها بسیار به صرفه و از طرفی جریان قابل قبولی به شما می دهند برای شما آماده کرده است 

 

مدارات منابع تغذیه که دانلود خواهید کرد :

- منبع تغذیه سوئیچینگ 3 آمپر 1.8 تا 32 ولت خروجی -- بسیار کم هزینه

- منبع تغذیه سوئیچینگ 4 آمپر با خروجی حفاظت شده 1.8 تا 32 ولت خروجی

- منبع تغذیه با جریان خروجی 5 آمپر ثابت - منبع جریان

- رگولاتور 4 آمپر قابل تنظیم

- شارژر 6 ولت با جریان محدود

منبع : وب سایت تکنو الکترو

• دانلود فایل با لینک مستقیم
  پسورد فایل : www.patoghu.com
  حجم فایل:575 کیلوبایت
    ( 4.1/5 ) 

خداحافظی با ترانزیستورها؛ ممریستورها جهان الکترونیک را متحول می‌کنند

گزارشی از ساخت رایانه‌های ابرهوشمند
خداحافظی با ترانزیستورها؛ ممریستورها جهان الکترونیک را متحول می‌کنند

در حال حاضر محققان ETH Zurich در حال همکاری با آی بی ام برای ساخت اولین رایانه مبتنی بر ممریستور هستند؛ رایانه‌ای شبیه به مغز با توان تصمیم گیری و یادگیری.

 




به گزارش خبرنگار فناوری اطلاعات، در سال 1971 یک فیزیکدان به نام لئون چوآ از وجود مولفه چهارمی در مدارهای الکترونیک خبر داد. این در حالی بود که در آن زمان سه مولفه به کار گرفته شده بودند.
او معتقد بود این مولفه روزی به سه مولفه دیگر یعنی resistor یا مقاومت، خازن و واسطه القای مغناطیسی می پیوندد و نام memristor‌را برای آن انتخاب کرد که ترکیبی از دو کلمه حافظه و مقاومت (capacitor و inductor ) محسوب می شود.
اما 37 سال طول کشید تا مهندسان شرکت اچ پی بتوانند این ایده را عملی کرده و اولین memristor را در سال 2008 بسازند. بعد از گذشت چند سال محققان بسیاری به این نتیجه رسیده اند که این کار انقلابی در حوزه رایانه محسوب می شود.
با همه گیرشدن memristor عصر الکترونیک به شکل فعلی به اتمام می رسد و عصر جدیدی آغاز می شود که ionics نام دارد.
ترانزیستورها که در سال 1947 اختراع شدند مولفه اصلی تراشه های رایانه ای محسوب می شوند و با استفاده از جریان الکترون ها عمل می کنند. اما memristor جریان الکترون ها را با یون ها یا همان اتم‌های شارژ شده به طور الکترونیکی همراه می کند.
در نتیجه در صورت قطع جریان الکترون در ترانزیستور به علت قطع برق تمام اطلاعات از دست می رود. اما در memristor میزانی از شارژ باقی می ماند که کماکان جریان می یابد و لذا حتی در صورت قطع برق هم اطلاعات از دست نمی رود.
با این اختراع زمینه برای ساخت رایانه هایی به وجود می آید که می‌توان آنها را مانند لامپ منزل در طول روز دهها بار روشن و خاموش کرد و نگران از دست رفتن اطلاعات نبود. همچنین RAM یا حافظه این نوع رایانه ها دیگر در صورت خاموش کردن رایانه پاک نمی شود و حتی نیازی به ذخیره اطلاعات بر روی هارددیسک هم نخواهد بود.
البته memristor ها در مقایسه با ترانزیستورها یک مزیت دیگر هم دارند و آن هم رهایی از محدودیت های کدهای دوتایی یا باینری است.
رایانه هایی شبیه به مغز با توان تصمیم گیری و یادگیری
با استفاده از memristor ها می توان تراشه های حافظه با سرعت بالا ابداع کرد که اطلاعات بیشتری ذخیره می کنند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند. از این طریق رایانه های عادی قدرتمندتر می شوند و از توان بیشتری برای پردازش اطلاعات برخوردار می‌شوند.
در حال حاضر محققان ETH Zurich در حال همکاری با آی بی ام برای ساخت اولین رایانه مبتنی بر ممریستور هستند. به گفته جنیفر راپ استاد الکترومکانیک ETH Zurich ممریستورها مشابه مغز انسان عمل می کنند. بر خلاف ترانزیستورها که مبتنی بر کدهای دوتایی هستند، ممریستورها چند سطحی عمل می نمایند. یعنی به جای اینکه تنها صفر(خاموش) یا یک (روشن) باشند، می توانند صفر، یک دوم، یک چهارم، یک سوم و ... باشند. این تحول چشم انداز قدرتمندی در مورد رایانه های نسل جدید در اختیار ما قرار می دهد.
این تحول انقلابی در روش شناسی رشته رایانه به ما امکان ساخت رایانه های هوشمندی را می دهد که بسیار شبیه سیناپس های مغزمان عمل می کنند و تنها محدود به 0 و 1 نیستند. این رایانه های قدرتمند می توانند یاد بگیرند، تصمیم گیری کنند و در نهایت ما را یک گام به خلق هوش مصنوعی مشابه با انسان نزدیک تر کنند.
رهایی از محدودیت رایانه های سیلیکونی
ترانزیستورها مبتنی بر سیلیکون هستند، ماده ای سفت و محکم که از آن برای مدیریت جریان الکترون ها و در نتیجه اطلاعات استفاده می‌شود.
در سال 1975 گوردون مور یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل قانونی مشهور را فرمول بندی کرد که بر اساس آن تعداد ترانزیستورهای یک مدار الکترونیکی تقریبا هر دو سال یکبار دوبرابر می شود.
ثابت شده که این فرمول بندی تا به حال دقیق بوده و این امر موجب رشد مداوم قدرت رایانه ها شده، اما ممکن است این روند به زودی به پایان برسد.
تعداد ترانزیستورهایی که بر روی یک تراشه قابل جاسازی است از محدودیت فیزیکی برخوردار است و در حال حاضر تقریبا به حد نهایی این محدودیت رسیده ایم. لذا هیچ بعید نیست که روزی مجبور شویم از ساخت رایانه های مبتنی بر سیلیکون دست برداریم و به فکر روش جدیدی باشیم.
فناوری ممریستور یکی از گزینه های جایگزینی محسوب می شود، ززیرا کم مصرف است، امکان ذخیره سازی اطلاعات را افزایش می‌دهد و الگوی منطقی تازه ای برای رایانه ها به ارمغان می آورد. ممریستورها به لایه سیلیکونی نیاز ندارند و می توان از مواد متفاوتی به عنوان یک لایه منتقل کننده جریان اطلاعات استفاده کرد. با این کار نسل تازه ای از ریزتراشه ها عرضه می شوند که می توان آنها را به هر چیزی اعم از پنجره ها، لباس ها، فنجان ها و... گنجاند.
در انتظار اولین رایانه ممریستوری
شرکت اچ پی یک سال بعد از ساخت اولین ممریستور چند سالی است که در حال طراحی نوع جدیدی از رایانه های مبتنی بر فناوری مذکور است. انتظار می رود این رایانه های سال 2020 عرضه شوند. این دستگاه که The Machine نام دارد از الکترون ها برای پردازش، فوتون ها برای برقراری ارتباط و یون ها برای ذخیره سازی داده ها بهره می گیرد.
کارشناسان معتقدند از هم اکنون مسابقه ای برای ساخت این نوع رایانه ها درگرفته و به طور قطع آینده متعلق به چنین محصولاتی خواهد بود.
البته فعلا هزینه ساخت چنین رایانه های بالاست ولی سرمایه گذاری در این زمینه به علت کاهش مصرف برق و افزایش ظرفیت ذخیره سازی و همین طور بالا رفتن سرعت پردازش داده ها ارزشمند است. حال باید منتظر ماند و دید رایانه های ممریستوری چه زمانی از راه می رسند.
انتهای پیام/آ

http://forum.p30world.com/showthread.php?t=691425&goto=newpost

اپ امپ و بافر

سلام
مدار اب امب را ارسال کنید تا علت کم شدن نور مشخص شود شاید از 
مدار اماده ای استفاده کرده اید که فیلتری داردمثلا انتگرالگیر
بهر حال بافر در این موارد فقط برای مسافتهای زیاد است ودر مسافت
یک متر وحدود ان معمولا از بافر استفاده نمی شود البته نوع سنسور هم 
مهم است ولی بارامتر کلیدی نیست ونرم خروجی سنسورها بشرط بایاس
مناسب صفر ویک است
موفق باشید

وظیفه اپ امپ

پس اپ امپ وظیفش چیه؟

آپ امپ وظیفه اش تولید 0 و 1 از طریق مقایسه ولتاژ تولید شده در خروجی با ولتاژ مرجع هستش؛

به این طریق که ابتدا فرستنده با یک جریان ثابت حدود 16 میلی آمپر اشعه ir رو ارسال میکنه و اشعه ir به بیس لنز فتوترانزیستور میرسه و در امیتر یا کلکتور فتوترانزیستور تولید ولتاژ می کنه؛

نهایتا ولتاژ کلتور یا امیتر با ولتاژ مرجع مقایسه میشه و 0 یا 1 به خروجی ارسال میشه.

نقل قول :ببینید من 10 تا سنسور دارم که میخوام مستقیم ازشون 0 و 1 بگیرم پس موردی نداره از اپ امپ استفاده کنم؟ یعنی 0 و 1 میده دیگه بهم اشالله!

نه موردی نداره ؛ فقط از یه آپ امپ پر سرعت استفاده کنین؛ مثل lm358
برای راه اندازی هم میتونین از مدار زیر استفاده کنی؛

نقل قول :من وقتی سنسورا رو بایاس می کنم برای تست خروجی اونو از اپ امپ به یه led بردم.

نمونه مدار بایاسینگ رو واستون گذاشتم.

نقل قول :رفته رفته نور led کم میشه!!! دلیلش چیه؟ رفته رفته دقت تشخیص میره بالا و ولتاژ کم میشه!!!

اگه ولتاژ پایه رفرنست ( پایه 2 آپ امپ ) پایین میاد و دقتت میره بالا ، مدارت درسته؛
علتش مقایسه بین پایه 2 و 3 ؛
ولتاژ پایه 2 > ولتاژ پایه 3 = خروجی 0
ولتاژ پایه 2 < ولتاژ پایه 3 = خروجی 1

آپ امپ در حالت مقایسه گری یا Comparator

آپ امپ در حالت مقایسه گری یا Comparator

آپ امپ در حالت مقایسه گری یا Comparator در این حالت کوچکترین اختلاف بین ولتاژ های ورودی تقویت شده و در خروجی نمایان می شود. در این وضعیت خروجی زمانی high یا سوییچ می شود.که مقدار ولتاژ‌ در پایه inverting یا منفی به سطح ولتاژ‌ در پایه noninverting یا مثبت برسد.این ولتاژ در شکل زیر برابر vref است. از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسورها استفاده می شود. در این مدار به جای مقاومت R2 می توانید از پتانسیومتر جهت تعیین ولتاژ‌ Vref و تنظیم آن استفاده کنید. اشمیت تریگر در این حالت جریان ایجاد شده در بار مقاومتی متناسب با ولتاژ ورودی است.به دلیل مقاومت ورودی بسیار بالا در آپ امپ ها می توان از جریان ورودی آپ امپ ها صرفنظر کرد.بنابراین جریان خروجی از رابطه زیر محاسبه می شود. و در این حالت برعکس حالت قبلی تحریک آپ امپ از پایه مثبت صورت می گیرد.همانطور که در شکل زیر مشخص است. است. با توجه به هم پتناسیل بودن پایه های ورودی منفی و مثبت در حالت ایده آل داریم با در نظر گرفتن قانون اهم در مورد جریان IZ2 رابطه زیر را داریم همانطور که دیدید می باشد.در نتیجه فرمول فوق به صورت زیر ساده می شود. با توجه به قوانین گره و صفر بودن جریان ورودی آپ امپ در حالت ایده آل و روابط فوق رابطه زیر را داریم با ساده کردن رابطه فوق داریم در این حالت خروجی مضرب مثبتی از ورودی است. در یک آپ امپ ایده آل که به صورت زیر بسته شود.ولتاژ ورودی VS با ولتاژ خروجی برابر می شود.در این حالت به دلیل امپدانس بالای ورودی در آپ امپ ها ولتاژ خروجی با وجود برابری با ولتاژ ورودی ولی کاملا از جریان ورودی مجزا یا ایزوله شده است. مقدار ولتاژ‌ خروجی از فرمول زیر تبعیت می کند. در آپ امپ ایده آل همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید. در این حالت جریان از پایه مثبت به پایه منفی می رود.،و از آنجا به خروجی می رود.در این حالت می شود.و در نهایت در ادامه داریم که اگر در محل اتصال خازن با پایه 2 آپ امپ مطابق شکل از قوانین مربوط به kcl استفاده کنید.همانطور که می دانید بر اساس قوانین kcl جریان های وارد شونده به یک گره با جریان های خارج شونده از گره برابرند.در این گره ای که مطرح شد.،3 جریان وجود دارد.،یک جریان را جریان خازن در نظر بگیرید.،که به گره وارد می شود.دو جریان دیگر از گره خارج می شوند.یک جریانی که وارد پایه منفی آپ امپ می شود.و جریانی که وارد مقاومت R2 در خروجی می شود.بنابراین فرمول زیر را خواهیم داشت. به دلیل مقاومت ورودی بالا در آپ امپ و در حالت ایده آل می توانیم از جریان در پایه منفی آپ امپ صرفنظر کنیم بنابراین داریم در واقع بنابر فرمول زیر همان جریانی که از خازن در ورودی می گذرد وارد خروجی نیز می شود. فرمولی که می توان در مورد جریان خازن وجود دارد.به صورت زیر است. در این فرمول c ظرفیت خازن بر حسب فاراد است.t نیز در این عبارات بیانگر این است.که این فرمول بر حسب زمان می باشد. d/dt نیز همانطور که می دانید علامت مشتق گیری است.بنابراین جریان گذرنده از خازن از حاصلضرب ظرفیت خازن در مشتق زمانی ولتاژ بدست می آید. جریان گذرنده از مقاومت فیدبکی R2 نیز از رابطه زیر محاسبه می شود. در حال ایده آل می باشد.بنابراین بنابر روابط فوق راطه زیر را خواهیم داشت. با ساده کردن عبارت فوق خواهیم داشت.همانطور که می بینیدخروجی از مشتق ورودی حاصل می شود. در شکل مثلثی ورودی مربوط به مشتق گیر.،هر جا که شیب خط مثلثی شکل زاویه ای حاده باشد لبه بالا رونده پالس را خواهیم داشت.،و هر جا که این زاویه منفرجه یا باز باشد.لبه پایین رونده پالس را خواهیم داشت. اگر شکل موج ورودی سینوسی باشد.مشتق آنرا در نظر بگیرید.وسپس به خاطر علامت منفی که در فرمول بدست آوردید.آنرا معکوس کنید. علامت منفی این عبارت با منفی فرمول بالا مثبت می شود.بنابراین در این حالت شکل موج خروجی همسان با شکل موج ورودی و جلوتر از آن ایجاد می شود.علت جلوتر بودن آن ضریب a است.که در مشتق مشاهده می کنید.این شکل موج ها را براحتی می توانید در اسیلسکوپ مشاهده کنید. اگر شکل موج ورودی مربعی باشد.،همانطور که می دانید مشتق تابع پله ای تابع ضربه ای می شود .بنابراین در خروجی هنگامیکه لبه بالارونده پالس وجود داشته باشد.، یک پالس نوک تیز به سمت بالا خواهیم داشت.و هنگامیکه لبه پایین رونده پالس را داشته باشیم.این پالس نوک تیز به سمت پایین خواهد بود.

lkfu: http://rahasys.blogsky.com/1389/09/14/post-11/

چند تقویت کننده عملیاتی پرکاربرد

چند تقویت کننده عملیاتی پرکاربرد

Lm324

این آیسی محبوب ترین آیسی برای مدارهای ربات مسیر یاب است.این آیسی حاوی چهار عدد آپ امپ(DUAL AP-AMP)است.این آپ امپ ها جهت مقایسه ولتاژ های ایجاد شده از سنسورها به کار می رود.

ULN2803

آیسی ULN2803 حاوی بافر NOT است پایه 9 آن تغذیه منفی و پایه 18 آن تغذیه مثبت است.جریان خروجی آن در حدود 500 میلی آمپر است.این آیسی بیشتر برای درایو کردن موتور پله ای (STEPPER MOTOR) و در پروژه های ربات مسیر یاب مورد استفاده قرار می گیرد.

TL022CP

این آی سی یک آپ امپ شامل دو تقویت کننده کم مصرف می باشد.از خصوصیات این تراشه امپدانس ورودی بالا و جریان تغذیه کم می باشد.

LM358N

این آی سی یک آپ امپ شامل دو تقویت کننده با مصرف پایین و بهره بالا می باشد.

آموزش ساخت کواد کوپتر

http://microdesigner.ir/build-quadcopter/