آموزش قطعه شناسی الکترونیک — به زبان ساده

در آموزش‌های پیشین مجله فرادرس، با قطعات الکترونیکی و نحوه تست قطعات با مولتی‌متر آشنا شدیم. در این آموزش می‌خواهیم ببینیم چگونه قطعات روی بردهای ساده را تشخیص دهیم و مطالبی را درباره آموزش قطعه شناسی الکترونیک بیان می‌کنیم.

معمولاً برای کسانی که تازه کار خود را در زمینه الکترونیک کاربردی آغاز کرده‌اند، پرسش‌هایی از قبیل «چگونه نقشه مدارها را بخوانیم» یا «نحوه قطعه شناسی الکترونیک چگونه است» مطرح می‌شود. در ادامه این مطلب به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهیم و مطالبی را درباره آموزش قطعه شناسی الکترونیک بیان خواهیم کرد.

آشنایی با استانداردها در قطعه شناسی الکترونیک

برد مدار چاپی (PCB) مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی است که از طریق مسیرهای رسانای چاپ‌شده روی برد به هم متصل شده‌اند. اجزای الکترونیکی و مسیرهای رسانا بر اساس نقشه نمودار شماتیک روی برد قرار می‌گیرند. این نمودار بر اساس قوانین و نمادهای پذیرفته‌شده ترسیم می‌شود. نمادهای مورد استفاده در نمودارهای شماتیک مطابق با استانداردهایی هستند که در سطح ملی و بین‌المللی توسط سازمان‌های حرفه‌ای مانند مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)، کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) و مؤسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) تعریف شده است.

برخی از استانداردهای رایج برای نمادهای الکترونیکی عبارت‌اند از:

• IEC 60617
• ANSI Y32.2-1975
• IEEE Std 91/91a

شکل زیر نمودار یک مدار الکترونیکی را نشان می‌دهد. نماد قطعات مختلف روی این مدار نشان داده شده است.

شروع قطعه شناسی الکترونیک از منبع تغذیه

اگر یک نمودار شماتیک یا یک برد مدار چاپی دارید، بهترین و ساده‌ترین راه برای تجزیه و تحلیل آن، شروع از منبع تغذیه است. هر قطعه الکترونیکی، به نوعی، منبع تغذیه وابسته است. معمولاً فرایند طراحی یک مدار نیز از آنجا شروع می‌شود. شایع‌ترین نوع خرابی در دستگاه های الکترونیکی نیز خرابی منبع تغذیه است. در زیر نمادهای رایج مرتبط با منبع تغذیه آورده شده است.

 

نمادهای منبعِ ولتاژ جریان مستقیم (DC): 

نمادهای منبعِ ولتاژ جریان متناوب (AC):‌

نماد منبع جریان: 

نمادهای باتری: 

منبع ولتاژ کنترل‌شده: 

منبع جریان کنترل‌شده: 

نماد و تصویر سلول خورشیدی: 

نمادها و تصویر زمین:‌

نماد و تصویر فیوز:

تصویر و نماد ترانسورماتور:

اتصالات درونی قطعات به یکدیگر با خطوط نشان داده می‌شود. و این خطوط (مسیرهای رسانا) می‌توانند نقطه اشتراک داشته باشند یا از روی هم عبور کنند. این نمادها در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

اتصال: 

عبور: 

قطعه شناسی اجزای پسیو

پس از شناسایی منبع تغذیه، نوبت به رایج‌ترین قطعات الکترونیکی، یعنی قطعات پسیو، می‌رسد. نام «قطعه پسیو» برای آن دسته از قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود که نمی‌توانند برق را تعأمین کنند یا آن را در مدار تقویت کنند. این قطعات فقط می‌توانند انرژی را جذب، اتلاف یا ذخیره کنند. قطعات پسیو برای انجام یک کار نیازی به یک سطح تنظیم‌شده‌ای از ولتاژ (انرژی) ندارند. از انواع قطعاتی که در این دسته قرار می‌گیرند، می‌توان به مقاومت، خازن، سلف و ترانسفورماتور اشاره کرد. برای آشنایی بیشتر با قطعات پسیو، به آموزش «عناصر پسیو در مدارهای الکتریکی — به زبان ساده (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)» مراجعه کنید.

مقاومت‌ها

مقاومت قطعه‌ای است که به عنوان مانعی در برابر جریان عمل می‌کند. این قطعه انرژی را به‌صورت گرما تلف می‌کند و افت ولتاژ در مدار ایجاد می‌کند. مقدار مقاومت (R) برحسب «اهم» داده می‌شود و افت ولتاژ را می‌توان از معادله قانون اهم محاسبه کرد:

$$ \large V = I R $$

 که در آن، $$ V $$ ولتاژ، $$I$$ جریان و $$R$$ مقاومت است.

نمادها و تصویر مقاومت:

نمادها و تصویر مقاومت متغیر (رئوستا)‌:

نمادها و تصویر پتانسیومتر: 

تصویر و نماد ترمیستور یا وریستور: 

خازن‌ها

خازن‌ها قطعاتی هستند که انرژی را در میدان الکتریکی ذخیره می‌کنند. مقدار ظرفیت خازن (C) بر حسب «فاراد» داده شده است. معادله اولیه حاکم بر خازن‌ها به‌صورت زیر است:

$$ \large C = \frac {Q}{V}$$

که در آن، $$ C $$ ظرفیت خازن، $$ Q $$ بار الکتریکی برحسب کولن و $$ V $$ ولتاژ‌ است. در ادامه قطعه شناسی الکترونیک ، با خازن‌ها و نمادهای آن‌ها آشنا می‌شویم.

تصویر و نماد خازن غیرقطبی:

تصویر و نماد خازن قطبی:

تصویر و نماد خازن متغیر:

تصویر و نماد خازن تریمر: 

سلف‌ها

سلف‌ها قطعاتی هستند که انرژی را در میدان مغناطیسی ذخیره می‌کنند. اندوکتانس (L) برحسب «هانری» اندازه‌گیری می‌شود. معادله اولیه حاکم بر سلف‌ها به‌صورت زیر است:

$$ \large L :=\frac {\Phi _B}{I} $$

که در آن، $$ \Phi _B$$ شار پیوندی مغناطیسی، $$I$$ جریان و $$L$$ اندوکتانس است.

در ادامه، نحوه نمایش سلف نشان داده شده است.

نماد و تصویر سلف هسته‌هوایی: 

نماد و تصویر سلف هسته مغناطیسی: 

نماد و تصویر سلف انشعاب‌دار:

نماد و تصویر مهره فریت (چوک فریت):

ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش ولتاژ و جریان استفاده می‌شوند. انرژی در یک ترانسفورماتور از طریق یک شار مغناطیسی متغیر منتقل می‌شود. سیم‌پیچ اولیه این شار مغناطیسی را القا می‌کند و یک یا چند سیم‌پیچ ثانویه وجود دارد که جریان‌های القایی را از این شار مغناطیسی هسته دریافت می‌کند. ولتاژ و جریان القایی در اینجا با تعداد چرخش دور سیم‌پیچ‌ها متناسب است.

معادلات اولیه حاکم بر ترانسفورماتورها عبارت‌اند از:

$$ \large \frac {V_s}{V_p} =\frac {N_s}{N_p}, \;\;\;\; \frac {I_s}{I_p} = \frac {N_p}{N_s} $$

که در آن، $$V_p$$ ولتا ژ‌سیم‌پیچ اولیه، $$V_s$$ ولتاژ‌سیم‌پیچ ثانویه، $$N_p$$ تعداد دور سیم‌پیچ اولیه، $$N_s$$ تعداد دور سیم‌پیچ ثانویه، $$I_p$$ جریان سیم‌پیچ اولیه و $$I_s$$ جریان سیم‌پیچ ثانویه است.

نماد و تصویر ترانسفورماتور:

نماد و تصویر ترانسفورماتور با انشعاب (تپ):

نماد و تصویر ترانسفورماتور جریان:

نماد و تصویر ترانسفورماتور ولتاژ:

مدارهای RLC

این مدارها فقط از اجزای پسیو تشکیل شده‌اند و در سیستم‌های انتقال برق، سیستم‌های فیلتر نویز صوتی، فیلترهای EMI و فیلترهای فرکانس پسیو رایج هستند.

فیلترهای EMI:

فیلترهای صوتی:

قطعه شناسی اجزای اکتیو

اجزای اکتیو قلب الکترونیک مدرن هستند. این قطعات معمولاً از نیمه‌هادی‌ها ساخته می‌شوند. برای انجام وظایف، این قطعات نیاز به یک سطح ولتاژ معین دارند یا به مدار انرژی می‌دهند. منابع ولتاژ، منابع جریان، ژنراتورها، تمام اجزای ساخته شده از ترانزیستورها و انواع دیودها نمونه‌هایی از اجزای اکتیو هستند.

در ادامه، برخی از نمادهای رایج قطعات اکتیو را بررسی می‌کنیم.

ترانزیستورها

هزاران نوع ترانزیستور وجود دارد و هر یک نماد منحصر به فردی دارند. نوع ترانزیستور را نمی‌توان از روی ظاهر آن تشخیص داد، زیرا انواع مختلف ترانزیستور دارای یک نوع بسته‌بندی هستند. نوع ترانزیستور را فقط از روی شماره مدل و نماد آن می‌توان به‌دقت تشخیص داد.

در اینجا به برخی از رایج‌ترین انواع ترانزیستورها اشاره می‌کنیم.

نماد تزانزیستور پیوندی اثر میدان (JFET) کانال N: 

نماد تزانزیستور پیوندی اثر میدان (JFET) کانال P:

نماد ترانزیستور ترانزیستور اثر میدانی نیمه‌رسانای اکسید فلز (MOSFET):

نماد ماسفت کانال N مد افزایشی:

نماد ماسفت کانال P مد افزایشی:

نماد ترانزیستور پیوندی دوقطبی (BJT) NPN:

نماد ترانزیستور پیوندی دوقطبی (BJT) PNP:

نماد ترانزیستور دارلینگتون NPN:

نماد ترانزیستور دارلینگتون PNP:

دیودها

دیودها قطعاتی هستند که اجازه می‌دهند جریان فقط در یک جهت عبور کند. این قطعات معمولاً برای یکسو کردن جریان‌های AC به جریان‌های DC در منبع تغذیه استفاده می‌شوند. انواع دیگری از دیودها وجود دارند که نور ساطع می‌کنند و به آ‌ن‌ها ال‌ای‌دی (LED) می‌گویند و دیودهایی وجود دارند که نور را گرفته و به جریان تبدیل می کنند که به آن دیود نوری می‌گویند. همه دیودها از نیمه‌هادی‌ها ساخته شده‌اند و یک پیوند P-N دارند. در ادامه، نماد و تصویر انواع دیودها را ارائه می‌کنیم.

نماد و تصویر دیود یکسوساز:

نماد و تصویر دیود شاتکی:

نماد و تصویر دیود زنر:

نماد و تصویر ال‌ای‌دی:

نماد و تصویر فتودیود:

نماد و تصویر دیود تونل:

نماد و تصویر دیود خازنی:

نماد و تصویر دیود شاکلی:

نماد و تصویر یکسوساز کنتر‌ل‌شده سیلیکونی (SCR):

نماد و تصویر دیود جریان ثابت:

نماد و تصویر دیاک:

نماد و تصویر یکسوساز پل:

مدارهای مجتمع (IC)

مدارهای مجتمع (ICها) از چند ترانزیستور تا چند میلیارد ترانزیستور تشکیل شده‌اند. در عصر مدرن، آن‌ها تمام وظایف اصلی هر مدار را انجام می‌دهند. آی‌سی‌ها قدرت محاسباتی منطقی، ذخیره‌سازی، وظایف سوئیچینگ و بسیاری موارد دیگر را ارائه می‌دهند. مدارهای مجتمع به راحتی با بسته‌بندی و تعداد پین‌هایشان قابل شناسایی هستند. این‌ها معمولاً تعداد پین‌های بیشتری نسبت به هریک از اجزای فوق دارند. بلوک ساختمان اکثر آی‌سی‌ها تقویت‌کننده عملیاتی (آپ‌امپ) است. از آنجا که تنوع ICها بسیار زیاد است، در اینجا ما فقط به نماد اصلی IC که OP-AMP است نگاهی می‌اندازیم.

نماد و تصویر تقویت‌کننده عملیاتی (آپ‌امپ) یا مقایسه‌کننده:

سایر اجزای مدار در قطعه شناسی الکترونیک

علاوه بر تمام قطعات اصلی بالا، بسیاری از اجزای کلیدی دیگر در مدارهای الکترونیکی وجود دارند که نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. این قطعات می‌توانند اجزای الکترومکانیکی مانند رله‌ها، بلندگوها، سلونوئیدها، کانکتورها و کلیدها باشند.

یا می‌توانند انواع دیگری از قطعات الکترونیکی باشند که در دسته‌های اصلی بالا قرار نمی‌گیرند، مانند اسیلاتورهای کریستالی، سنسورهای اثر هال، سون‌سگمنت‌ها و غیره.

نماد اسیلاتور کریستالی: 

نماد سنسور اثر هال:

نماد بلندگو:

نماد میکروفن:

نماد لامپ: 

نماد رله:

نماد کلید:

نماد موتور:

نماد سلنوئید:

معرفی فیلم آموزش مبانی ​الکترونیک – مفاهیم تئوریک به همراه شبیه سازی عملی و کاربردی

برای آشنایی با مقدمات الکترونیک، پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش مبانی ​الکترونیک – مفاهیم تئوریک به همراه شبیه سازی عملی و کاربردی مراجعه کنید که در قالب ۱۳ درس و در مدت زمان ۱۲ ساعت و ۴ دقیقه تهیه شده است.

در درس اول این آموزش، مفاهیم اساسی و قطعات بنیادی الکترونیک بیان شده است. درس‌های دوم و سوم درباره دیودها و یکسوسازی، چندبرابرکنندگی و تغییر سیگنال با آن‌هاست. در درس‌های چهارم تا ششم، ترانزیستور، تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری یک‌طبقه و چندطبقه معرفی شده‌اند. ترانزیستورهای اثر میدان در درس هفتم مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تقویت‌کننده قدرت، تقویت‌کننده تفاضلی و تقویت‌کننده‌های عملیاتی، به ترتیب، موضوعات درس‌های هشتم تا دهم هستند.

در درس یازدهم آموزش، درباره تنظیم‌کننده‌های ولتاژ بحث شده است. به گیت‌های منطقی در درس دوازدهم پرداخته شده و در نهایت، در درس سیزدهم، مطالبی درباره آی‌سی 555 ارائه شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش مبانی ​الکترونیک – مفاهیم تئوریک به همراه شبیه سازی عملی و کاربردی + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها

برای آشنایی بیشتر با مدارهای الکترونیکی، پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه و تدوین شده است. مدت این آموزش ویدیویی ۴ ساعت و ۳ دقیقه است و در ۱۰ فصل تدوین شده است. در درس اول آموزش، با تجهیزات و ابزارآلات مورد نیاز برای تعمیرات آشنا می‌شوید و در درس دوم مقدمات الکترونیک را فرا می‌گیرید. درس سوم درباره آشنایی با دستگاه‌های اندازه‌گیری است و قطعه‌شناسی و نحوه آزمایش سالم بودن قطعه در درس چهارن ارائه شده است. آشنایی با آی‌سی‌های اصلی موبایل و وظایف آن‌ها، مبحث مهم درس پنجم است. نقشه‌خوانی از مهارت‌های لازم برای تعمیرات است که در درس ششم ارائه شده است.

مخابرات و شبکه موبایل نیز از مباحث تخصصی تعمیرات است که به طور کامل در درس هفتم مورد بحث قرار گرفته است. عیب‌یابی و تست جریان‌کشی از مهم‌ترین مباحث این آموزش هستند و به ترتیب در درس‌های هشتم و نهم به طور کامل معرفی شده‌اند. در نهایت، در درس دهم، با اصول و مهارت‌های فنی تعمیرات موبایل و تبلت آشنا خواهید شد.

• برای مشاهده فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها + اینجا کلیک کنید.