مهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانمهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانزمین
بله دوستان، زمین همیشه محل با ثبات و خوبی که فکر می کنید نیست. در این مقاله می خوام مثال هایی بزنم که زمین براتون مشکل ایجاد می کنه.
حلقه های زمین: بسیاری از مهندسین و تکنیسن ها نمی دانند که حلقه زمین چیست. این موضوع را در دانشگاه ها تدریس نمی کنند و البته کاربردی نیز برای آن نیست.
در اینجا مثالی آورده ام که برای مهندسان و تکنیسن های مایکروویو آشنا است. یک تقویت کننده توان را روشن کرده تا برای تست RF آماده شود. دو سیم بازگشتی از هر دو منبع تغذیه به یکدیگر متصل هستند، یک نفر بنا به دلیلی خواسته که در مصرف یک تکه سیم صرفه جویی کند. سیم ها دارای حدودا 0.1 اهم مقاومت هستند. شما در شکل زیر می توانید دو حلقه منبع توان رسم کنید، که در مسیر زمین با یکدیگر مشترک هستند. به این وضعیت حلقه زمین یا حلقه های زمین گفته می شود.
رویه متداول برای روشن کردن ترانزیستور شروع کردن از ناحیه pinch off، مثلا ولتاژ (4- ولت) بر روی گیت است. سپس ولتاژ درین را افزایش داده تا به 10 ولت برسد. در واقع با همین کار می توانید باعث ایجاد نوسان شوید. سپس گیت به آرامی افزایش می یابد تا جریان 1 آمپر بر روی منبع ولتاژ دیده شود. شما در این حالت می بینید که فیکسچر تست خودش حدود 0.1- ولت دارد. که این یک خطر بزرگ نیست ولی به دلیل دیگری بد است. سپس DUT با کابل کواکسیال به یک VNA متصل می شود. ناگهان جریان به طرز قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. آیا سیگنال RF، باعث شده که DUT در ناحیه سیگنال بزرگ قرار بگیرد؟ آیا مدار ناپایدار شده است؟ خیر، شما مقدار ولتاژ را به اندازه 0.1 ولت بیشتر افزایش داده اید و این باعث افزایش جریان DC شده است. FET یک منبع جریان کنترل شده با ولتاژ است و در اینجا از کنترل خارج شده است. پس نویز AC موجود در کانکتورهای VNA، که به زمین ما متصل است، که در آن حدود 220 مدار تقویت کننده وجود دارد چه می شود؟ اگر شما این کار را با دو اسپیکر سینمای خانگی (یا استریو اگر بیشتر از 40 سال دارید) انجام دهید، متوجه خواهید شد که صدای آزار دهنده ای به گوش می رسد. اگر این مسئله را در گوگل جستجو کنید با جمله "حلقه زمین" در صفحه ویکی پدیا آشنا خواهید شد. یک اندازه گیری نویز فاز را در حلقه زمین انجام داده و نتایج را برای ما ارسال کنید!
بهترین راه برای متصل کردن دو منبع ولتاژ به یک DUT در یک موقعیت آزمایشگاهی در شکل زیر نشان داده شده است. در اینجا با چهار سیم دو منبع را به DUT متصل کرده ایم. و زمین ایمن تنها به DUT متصل است و اصلا به منابع وصل نمی کنیم. مقاوت سیم ها می تواند باعث اندکی خطا شوند، ولی حداقل دو منبع با یکدیگر به گفتگو نمی پردازند!!! و ولتاژ روی زمین DUT با اتصال به بخش دیگر (مثلا VNA) تغییر نخواهد کرد.
اگر می خواهید واقعا فانتزی باشید، می توانید از کانکتورهای حسگر خط بر روی منبع تغذیه استفاده کنید (کانکتورهایی که به شما برای استفاده نیست...). در این حالت منبع تغذیه خودش را اصلاح می کند. و هنگامی که شما ولتاژ درین را روی 10 ولت می گذارید، منبع تغذیه خطای ناشی از سیم و کابل را جبران می کند.
ولی هشیار باشید، در این حالت نیز دو راه وجود دارد تا برایتان دردسر درست کند. اگر شما کابل های حسگر خط را برعکس وصل کنید، منبع تغذیه ولتاژ خود را افزایش داده و باعث سوختن سخت افزار شما خواهد شد. سپس یک مهندس شایسته را برای "دیدن اتفاقی که افتاده" به محل تست شما می فرستند و او متوجه موقعیت و شرایط خواهد شد، و باید امیدوار باشید که قطعه مورد علاقه این مهندس را نسوزانده باشید. در حالت بدتر ممکن است باعث سوختن یک یا چند تقویت کننده GaN شده و اخراج خواهید شد.
در حالت دیگر ممکن است این خطوط قطع شده باشند. توصیه ما به شما این است که از این خطوط حسگر خط فقط برای ست آپ تست محصول استفاده کنید و فقط توسط مهندسی نصب شوند که مشتاق به کسب شهرت در این زمینه و یا کسب خجالت (اگر اشتباهی پیش آمد) باشد.
توجه داشته باشید که اگر DUT شامل رگولاتورهای ولتاژ باشد و یا جریان اضافی نکشد، شما به هیچ عنوان متوجه ایجاد یک حلقه زمین نخواهید شد. ولی مهندسان شایسته به خوبی به ست آپ شما نگاه خواهند کرد. شما این مشکل را در طول زندگی حدود 10 الی 20 بار می توانید توضیح دهید قبل از اینکه باعث ایجاد یک تراژدی شوید....
