مهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایران
مهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانتخلیه الکتریکی (بخش دوم)
همه چیز در ارتباط با ESD بد نیست. بدن انسان رسانای مناسبی نیست. رطوبت بالا در هوا باعث می شود که بار الکتریکی به صورت بدون خطری تلف شود، هم چنین باعث می شود که مواد طبیعی ESD رساناتر شوند. به همین دلیل است که در روزهای سر زمستانی، زمانی که رطوبت داخل خانه بسیار اندک است، تعداد جرقه های روی دستگیره در افزایش می یابد. تابستان، یا روزهای بارانی، به سختی می توان مقدار قابل توجهی الکتریسته ساکن تولید کرد. اتاق های تمیز صنعتی و درکارخانه ها به منظور کنترل ESD، به تنظیم همزمان دما و رطوبت در این فصل می پردازند. سطوح سیمانی نیز رسانا هستند، بنابراین مواد بسیار زیادی وجود دارند که می توانند برای محافظت در برابر الکتریسیته ساکن کمک کنند.
به منظور محافظت در برابر ESD لازم است که ولتاژ زمین تمامی نقاط را یکسان و استاندارد کنیم. به دلایل حفاظتی در تمامی پریزها GROUND وجود دارد. در برخی موارد این کار به دلیل مقابله با الکتریسته ساکن انجام می شود.این گراند به ما این امکان را می دهد که بتوانیم الکترون های اضافی بدن، ابزارمان و غیره را تخلیه کنیم. اگر همه چیز بر روی میز کار به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به زمین وصل شده باشد، الکتریسیته ساکن خیلی قبل اینکه تخلیه الکتریکی بتواند رخ دهد، از بین می رود.
مسئله GROUNDING می تواند به خوبی به روش های متفاوتی انجام شود. در مکان هایی با سیم کشی مدرن، از پین زمین روز پریز می توان استفاده کرد. برای زمین کردن میز کار راه درست به صورت نشان داده شده در شکل زیر است.
تخلیه الکتریکی
تخیله الکتریکی یا ElectroStatic Discharge یا به اختصار ESD، به اشکال متفاوتی روی می دهد. ESD می تواند بازه ای بین 50 ولت تا ده ها هزار ولت را پوشش دهد. توان واقعی تخلیه شده در واقع به اندازه اندک است که هیچ خطری برای اشخاصی که در مسیر تخیله الکتریکی قرار دارند ایجاد نمی شود. معمولا تخلیه الکتریکی معادل چندین هزار ولت لازم است که یک فرد متوجه رخ دادن یک ESD به صورت جرقه شود. مسئله ESD وقتی به وجود می آید که حتی یک تخلیه الکتریکی بسیار کوچک باعث نابود شدن نیمه هادی ها می شود. بار الکتریکی استاتیکی برابر با هزاران ولت بوده و این ولتاژ بسیار بالا باعثه یونزیه شده هوا و شکسته شده سایر مواد می شود.
در حین تخلیه الکتریکی تجهیزات زمانی آسیب می بینند که در مسیر ESD قرار گرفته باشند. بسیار از اجزا مانند دیودهای توان، بسیار قدرتمند بوده و می توانند در برابر تخلیه الکتریکی مقاومت کنند. ولی اگر بخشی دارای مساحت کوچک یا ضخامت اندک باشد، ولتاژ می تواند آن بخش از نیمه هادی را نابود کند. در هنگام تخلیه الکتریکی جریان در بازه های زمانی نانوثانیه و میکروثانیه، بسیار زیاد است. همین باعث ایجاد صدمات دائمی به قطعات می شود. قطعه ممکن است کاملا از کار افتاده و نابود شود. ولی ممکن است باعث تخریب پنهان قطعه شود. چنین قطعه ای ممکن است ساعت ها، روزها و حتی ماه ها کار کرده و سپس از کار بیافتد.
بعضی اوقات به این قطعات "مردگان متحرک" گفته می شود، زیرا کار می کنند ولی نه بد کار می کنند. در شکل زیر یکی از نمونه های آسیب پنهان نشان داده شده است.
حتی قطعه هایی که مقاوم فرض می شوند ممکن است در برابر ESD در خطر باشند. ترانزیستورهای دو قطبی، اولین تقویت کننده های حالت جامد نیز مصون نیستند. اگرچه مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند. برخی از قطعات پرسرعت مدرن حتی با ولتاژهای 3 ولت نیز تخریب می شوند.
جلوگیری از آسیب: قبل از اینکه بتوانیم از ESD جلوگیری کنیم باید بدانیم چه عاملی باعث به وجود آمدنش می شود. در حالت کلی مواد اطراف محیط کار را می توان به سه گروه دسته بندی کرد. این گروه ها شامل مولد های ESD، خنثی نسبت به ESD و تلف کننده یا هادی ESD هستند. مواد مولد ESD در واقع تولید کننده های فعال استاتیکی از قبیل پلاستیک، موی گربه، الیاف پلی استر و غیره هستند. عایق ها عموما مواد خنثی نسبت به ESD بوده و علاقه ای نسبت به تولید یا نگه داشتن بارهای الکتریکی ندارد. موادی که در این گروه قرار می گیرند از قبیل چوب، کاغذ و پنبه هستند. قرار گرفتن در این گروه به این معنی نیست که نمی توانند مولد ESD باشند ولی ریسک آن ها نسبت به بقیه حداقل مقدار ممکن است. به عنوان مثال چوب و محصولات چوبی جاذب رطوبت بوده که می تواند آن ها را اندکی رسانا کند. این امر درباره بسیاری از مواد ارگانیک صادق است. یک میز بسیار پولیش شده در این گروه قرار نمی گیرد زیرا پولیش معمولا پلاستیک بوده که عایق بسیار کارامدی است.
رساناهای ESD بسیار مشخص و مشهود هستند، همگی وسایل فلزی در این دسته قرار می گیرند. دسته های پلاستیکی می توانند ایجاد مشکل کنند ولی یک فلز اگر بر روی سطح زمین شده قرار داشته باشد، بار الکترواستاتیک را به همان سرعتی که ایجاد شده از خود عبور داده و به زمین انتقال می دهد. مواد دیگر نیز وجود دارد مانند پلاستیک هایی که طوری طراحی شده اند که رسانا باشند. این مواد در دسته اتلاف کننده های ESD قرار می گیرند. خاک و سیمان نیز رسانا بوده و در دسته اتلاف کننده های ESD قرار می گیرند.
کارهای زیادی وجود دارند که باعث ایجاد الکتریسیته ساکن می شوند، و شما نیاز دارید برای کنترل ESD از آن ها اطلاع داشته باشید. عمل ساده ی کشیدن سیم تلفن می تواند باعث ایجاد ولتاژهای بسیار بالا شود. تکان خوردن بر روی صندلی نیز می تواند الکتریسیته ساکن تولید کند. در حقیقت هر عملی که باعث به هم ساییده شدن دو سطح به یکدیگر شود می تواند باعث تولید بار ساکن شود. به همین دلیل روشی باید وجود داشته باید که این ولتاژ را پیوسته تخیله کند. در هنگام کار با قطعات باید از حضور و استفاده از موادی که بالقوه تولید کننده ای استاتیک های بالا هستند، خودداری کرد.
پلاستیک ها معمولا تولید کننده های الکتریسیته ساکن هستند. به همین دلیل پلاستیک های رسانا ابداع شدند. راه معمولی برای تولید پلاستیک رسانا اضافه کردن ناخالصی ای به آن بوده که خواص عایقی آن را به رسانایی تبدیل کند. با این حال این پلاستیک ها هنوز هم دارای مقاومتی معادل میلیون ها اهم بر اینچ مربع هستند. این پلاستیک ها همچنین برای استفاده به عنوان رسانا در کاربردهایی که کاهش وزن اهمیت زیادی دارد ساخته شده اند. یکی از این کاربردها استفاده در صنعت هوانوردی به منظور سبک سازی هرچه بیشتر هواپیما است.
تضعیف کننده ها
تضعیف کننده ها قطعات پسیو هستند. معمولا آن ها را بر حسب دسیبل بیان می کنند. تضعیف کننده ها سیگنال پر توان ورودی خود را "تضعیف" می کنند. به عنوان مثال به منظور ایجاد یک سیگنال با توان مناسب و ایمن پایین تر، مثلا برای یک گیرنده حساس، استفاده می شوند. تضعیف کننده هارا می توان با مقدار ثابت یا متغیر تضعیف ساخت. یک تضعیف کننده همچنین می تواند بین منبع و بار مشکل دار ایزولاسیون ایجاد کند.
تضعیف کننده ها به صورت سری در مسیر عبور سیگنال بین منبع و بار قرار می گیرند. همچنین باید از لحاظ امپدانسی به بار و منبع تطبیق بوده و هم زمان میزان تضعیف مورد نیاز را فراهم کنند. در این مقاله به حالت خاص و متداولی که در آن امپدانس بار و منبع یکسان است می پردازیم. در حالت کلی امپدانس های متفاوت بار و منبع را می توان با یک تضعیف کننده به یکدیگر تطبیق کرد. ولی فرمولاسیون آن پیچیده تر است. در شکل زیر دو فرم متداول تضعیف کننده های T و PI نشان داده شده است.
تضیف کننده های T: تضعیف کننده های T و PI باید به امپدانس های بار و منبع متصل شوند. فلش های Z نشان داده شده به منظور تایید و تاکید همین موضوع هستند. در واقع با تضعیف امپدانس ورودی و خروجی نباید تغییر کند. در جدول زیر لیست مقاومت های لازم برای یک تضعیف کننده T، برای امپدانس بار و منبع 50 اهم، آورده شده است.
برای برخی کاربردها مانند تلفن و کارهایی صوتی به امپدانس های دیگری مانند 600 اهم نیاز داریم. در این حالت مقادیر جدول زیر را در (600/50) ضرب کرده و تضعیف کننده به 600 اهم تطبیق می شود. و اگر در (75/50) ضرب کنیم، تضعیف کننده به امپدانس 75 اهم تطبیق می شود.
تضعیف کننده های PI: در جدول زیر لیست مقاومت های لازم برای طراحی تضعیف کننده در امپدانس 50 اهم آورده شده است.
تضعیف کننده های L:
تضعیف کننده های T پل دار:
فیلم آموزش مفاهیم آنتن
در این مقاله سه فیلم قدیمی آموزش مفاهیم آنتن آورده شده است. مفاهیم به خوبی و با زبان روان انگلیسی بیان شده که به همگی توصیه می کنم از دست ندید.
دانلود فیلم آموزشی - مفاهیم آنتن: انتشار امواج
دانلود فیلم آموزشی - مفاهیم آنتن: جهت ورزی
دانلود فیلم آموزشی - مفاهیم آنتن: پهنای باند
بهره تقویت کننده ها
