آموزش تعمیرات موبایل رایگان : انواع جریان، آنالوگ و دیجیتال

آموزش تعمیرات موبایل رایگان، در این مقاله از سری مقالات آموزش تعمیرات موبایل می خواهیم شما را با قانون اهم آشنا سازیم و سپس انواع جریان ها را معرفی کنیم که به دو نوع جریان مستقیم و جریان متناوب تقسیم می گردد. در ادامه با دامنه، طول موج، فرکانس و دوره تناوب موج آشنا شده و هر یک از آنها را مورد بررسی و تحلیل قرار می دهیم. اگر شما تصمیم دارید که به عنوان یک تعمیرکار موبایل فعالیت نمایید باید با مفاهیم آنالوگ و دیجیتال آشنا باشید و مراحل تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال را بدانید تا بتوانید در عیب یابی و بررسی مدارها با مشکلی مواجه نشوید. با آموزشگاه تعمیرات موبایل پل همراه باشید.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، قانون اهم ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

قانون اهم

قانون اُهم که به نام کاشف آن جرج اهم نام گذاری شده‌است، بیان می‌دارد که نسبت اختلاف پتانسیل (یا افت ولتاژ) بین دو سر یک هادی (و مقاومت) به جریان عبور کننده از آن به شرطی که دما ثابت بماند، مقدار ثابتی است. که در آن V ولتاژ و I جریان است. این معادله منجر به یک ثابت نسبی R می‌شود که مقاومت الکتریکی آن وسیله نامیده می‌شود. این قانون تنها برای مقاومتهایی صادق است که مقاومت شان به ولتاژ اعمالی دو سرشان وابسته نباشد که به این مقاومت‌ها مقاومت‌های اهمی یا ایده‌آل یا وسیله‌های اهمی گفته می‌شود. خوشبختانه شرایطی که در آن قانون اهم صادق است، بسیار عمومی است.(قانون اهم هیچگاه برای ابزارهای دنیای واقعی کاملاً دقیق نیست چرا که هیچ ابزار واقعی وجود ندارد که یک ابزار اهمی باشد).

انواع جریان ها

جریان AC

یک جریان متناوب (AC ) جریان الکتریکی است که در آن اندازه جریان به صورت چرخه‌ای تغییر می‌کند، بر خلاف جریان مستقیم که در آن اندازه جریان مقدار ثابتی می‌ماند. شکل موج معمول یک مدار AC عموما یک موج سینوسی کامل است، چرا که این شکل موج منجر به انتقال انرژی به موثرترین صورت می‌شود. اما به هر حال در کاربردهای خاص ، شکل موجهای متفاوتی نظیر مثلثی یا مربعی نیز استفاده می‌شود.

جریان DC

تعریف جریان DC: جریان مستقیم (DC یا جریان پیوسته)، عبور پیوسته جریان الکتریسیته از یک هادی نظیر یک سیم از پتانسیل بالا به پتانسیل کم است. در جریان مستقیم، بار الکتریکی همواره در یک جهت عبور می کند که این امر جریان مستقیم را از جریان متناوب (AC) متمایز می کند.

در واقع جریان مستقیم ابتدا برای انتقال توان الکتریکی پس از کشف تولید الکتریسیته در اواخر قرن 19 توسط توماس ادیسون بکار رفت. امروزه استفاده از جریان مستقیم برای این منظور غالبا کنار گذاشته شده است، چرا که جریان متناوب (که توسط نیکلا تسلا کشف و توسعه داده شده ) برای انتقال در طول خطوط بلند بسیار مناسب تر است (جنگ جریان ها را مشاهده کنید). هنوز هم انتقال توان DC برای اتصال شبکه های توان AC با فرکانس های مختلف به هم، بکار می رود.

DC

عموما در بسیاری از کاربرد های کم ولتاژ استفاده می شود، خصوصا در جایی که انرژی از طریق باتری ها تامین می شود که تنها می توانند ولتاژ DC تولید کنند. اکثر سیستم های خودکار، از DC استفاده می کنند. اگرچه که ژنراتور یک وسیله AC است که از یک یکسو کننده برای تولید DC استفاده می کند. اغلب مدارات الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه DC دارند. با وجود اینکه DC مخفف جریان مستقیم است اما کلاً به ولتاژهای با پلاریته ثابت، DC گفته می شود. برخی از انواع DC دارای تغییرات ولتاژ زیادی هستند، مانند خروجی دست نخورده یک یکسوساز. با عبور این خروجی از یک فیلتر RC پایین گذر، ولتاژ پایدار تری حاصل می شود.

معمولا به دلیل ولتاژهای بسیار پایین بکار رفته در سیستم های جریان مستقیم، نصب آنها نیازمند پریزها، کلیدها و لوازم ثابت متفاوتی از آنچه که برای جریان متناوب به کار می رود است. در یک وسیله جریان مستقیم این نکته بسیار مهم است که پلاریته آنرا معکوس وصل نکنیم، مگر اینکه وسیله داری یک پل دیودی برای اصلاح این امر باشد. (که اکثر دستگاه های عمل کننده با باتری این امکان را ندارند.)

امروزه گرایشاتی در جهت سیستم های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ایجاد شده است. همچنین DC در سیستم های برق خورشیدی که توسط باتری های خورشیدی تغذیه می شوند، به کارمی رود.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، طول موج و دوره تناوب ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

دامنه، طول موج، فرکانس و دوره تناوب موج

برخی ویژگی های امواج مشترک است. از جمله روابطی که کمیت های مختلف موجود در امواج را به هم مربوط می سازد. در این مطلب به روابط کلی میان کمیت هایی چون دامنه، طول موج، فرکانس و دوره تناوب امواج اشاره می کنیم. صدایی که از رادیو می شنویم یا تصویری که از تلویزیون می بینیم، به دلیل وجود امواج و انتشار آن ها در فضای اطراف ماست. این امواج معمولا اختلالات منظم و دوره ای در محیط اطراف خود به وجود می آورند.

دامنه موج:

دامنه موج معمولا با اندازه گیری از شکل خاص موج به دست می آید. در یک محیط خاص، بیشترین جابجایی ذره از نقطه ای که معمولا حول آن ارتعاش می کند، دامنه موج نامیده می شود. از روی شکل موج نیز می توان گفت که فاصله یک قله یا دره از خط مرکزی -خط سکون ذره-دامنه موج نام دارد.

اگر معادله سینوسی موج را بنویسیم، داریم: y = A sin ω t

A دامنه موج
ω فرکانس زاویه ای
t زمان

شکل زیر را ببینید.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، طول موج و دوره تناوب ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

در هر نوسان، بزرگی کمیت متغیر نوسان عوض می شود و دامنه موج از همین جا به دست می آید.

دامنه موج صوتی:

شکل زیر را به دقت نگاه کنید. دامنه موج ها با بزرگی مقدار صدا عوض شده است:

هر چه شدت صوت بیشتر باشد، دامنه موج صوتی بیشتر است. در مطالب بعد با شدت صوت بیشتر آشنا خواهیم شد.

فرمول دامنه موج:

مقدار دامنه به طور مستقیم باید از نمودار موج به دست آید و هیچ فرمول خاصی ندارد. فقط کافی است ارتفاع یک قله تا دره موج از محور زمان را به دست بیاوریم: A=D/f که در آن D جابجایی از مبدا و f فرکانس موج است.

فرکانس موج:

در مورد فرکانس و دوره تناوب یک نوسان در مطلب حرکت آونگ 1 بحث هایی صورت گرفت. فرکانس موج، تعداد نوساناتی است که توسط موج در هر واحد زمان انجام می شود و واحد آن هرتز (Hz) است و با f آن را نشان می دهیم.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، آنالوگ و دیجیتال ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

مفهوم سیگنال (Signal)

در مباحث کامپیوتری و الکترونیک، دو کلمه آنالوگ و دیجیتال اغلب با مفهوم سیگنال به کار گرفته می‌شوند. بنابراین بهتر است ابتدا بفهمیم که سیگنال‌های الکترونیکی چه چیزهایی هستند. سیگنال‌های الکترونیکی مقادیر متغیر با زمان هستند که همگی نوعی از اطلاعات را انتقال می‌دهند. در الکترونیک اغلب متغیرهایی که بر اساس زمان تغییر می‌کنند، برحسب تغییر ولتاژ (Voltage) عمل می‌کنند (در غیر این صورت اغلب با تغییر جریان (Current) متغیر می‌شوند). یعنی وقتی که از سیگنال حرف می‌زنیم، متغیری را فرض کنید که برحسب ولتاژ در زمان‌های مختلف تغییر می‌کند.

برای درک بهتر مفهوم سیگنال‌های الکترونیکی، فرض کنید سر کوچه‌ای ایستاده ایم و یک شیپور ساده در دست داریم و می‌خواهیم آوازی بخوانیم. ما با دمیدن هوا به داخل شیپور، به تولید صوت می‌پردازیم. در شیپور تغییر نُت‌های آهنگ (مقدار در لحظه) بستگی به حجم صدای ما (ولتاژ) دارد که با زمان تغییر کرده و در نهایت یک آواز خوانده می‌شود (اطلاعاتی که سیگنال‌ها منتقل می‌کنند). البته این مثال مناسبی برای نوع آنالوگ است.

مفهوم آنالوگ (Analog)

سیگنال آنالوگ (قیاسی) سیگنالی است که در زمان، پیوسته و در دامنه اش نیز پیوسته است. یعنی یک سیگنال آنالوگ در یک محدوده مشخص می‌تواند بینهایت حالت داشته باشد. همانطور که گفتیم تغییرات داده‌هایی که سیگنال‌ها حمل می‌کنند اغلب با تغییر ولتاژ منبع تولید کننده مشخص می‌شود.

برای مثال همان شیپورمان را فرض کنید. صدایی که تولید می‌شود کاملاً بستگی به حجم هوایی دارد که به درون آن دمیده می‌شود. یعنی اگر هوا در یک لحظه کمی بیشتر از لحظه دیگر باشد، آهنگ نیز تغییر خواهد کرد. به عبارت بهتر، صدای تولیدی پیوسته است یعنی بینهایت نُت می‌تواند داشته باشد. دقیقاً مثل اعداد اعشاری که در بازه عددی ۱ تا ۵ می‌توانند بینهایت حالت داشته باشند مثلاً اعداد اعشاری ۱.۰۰۱۹۱۷۹ یا ۳.۸۹۷۱۹۸۰۱ و … .

ما در دنیایی زندگی می‌کنیم که اکثر چیزها و اتفاقات دوروبرمان به صورت آنالوگ است. در ترکیب رنگ‌های اصلی می‌توانیم بینهایت رنگ تولید کنیم، بینهایت حالت صدا وجود دارد که می‌توانیم بشنویم، بینهایت ترکیب بو وجود دارد که می‌توانیم استنشاق کنیم اگر چه همه تغییرات برای انسان قابل درک نباشند. از ابزاری که از سیگنال‌های آنالوگ استفاده می‌کنند می‌توان به میکروفون‌ها و اسپیکرها (نت‌های صدای پیوسته و نامحدود)، چراغ‌هایی با قابلیت تغییر شدت (روشنایی و شدت نور پیوسته و نامحدود) و دکمه آنالوگ موجود در دسته‌های بازی اشاره کرد.

مفهوم دیجیتال (Digital)

سیگنال‌های دیجیتالی (Digital) سیگنال‌هایی هستند که در زمان، پیوسته ولی در دامنه اش ناپیوسته است. برخلاف آنالوگ که می‌تواند در یک محدوده مشخص بینهایت حالت داشته باشد، در دیجیتال فقط دو حالت صفر منطقی یا یک منطقی می‌توانند وجود داشته باشند. چون صفر و یک فقط دو حالت هستند، یعنی یک سیگنال دیجیتالی در لحظه فقط می‌تواند یکی از این دو حالت باشد، سیستم آن را باینری (Binary) یا بر مبنای ۲ می‌نامند.

اما این صفر و یک منطقی با چه چیزی مشخص می‌شوند؟ مگر نگفتیم که متغیرها بر اساس ولتاژ تغییر می‌کنند؟ پس ولتاژ ۵ صفر منطقی است یا یک؟ برای پاسخ به این سوالات باید با نحوه تغییر قالب (کدینگ) آشنا شویم. در هر کدینگ دیجیتالی، یک محدوده مشخص به دو قسمت تقسیم می‌شود. قسمتی به نام ولتاژ بالا (High Voltage یا HV) و قسمتی به نام ولتاژ پایین (Low Voltage یا LV) شناخته می‌شود. اگر ولتاژ سیگنال در محدوده High Voltage باشد، حالت آن سیگنال به عنوان یک منطقی و اگر در محدوده Low Voltage باشد حالتش صفر منطقی خواهد بود.

در تکنولوژی‌های مختلف مدارات دیجیتالی، قراردادی که برای HV و LV تعیین کرده اند متفاوت است مثلاً در مدارات CMOS که در کامپیوتر استفاده می‌شوند، محدوده LV از صفر ولت تا ولتاژ تغذیه تقسیم بر ۲ و محدوده HV از ولتاژ تغذیه تقسیم بر ۲ تا خود ولتاژ تغذیه است یعنی اگر ولتاژ تغذیه ۵ باشد، از ۰ تا ۲.۵ ولت به عنوان صفر منطقی و از ۲.۵ تا ۵ ولت به عنوان یک منطقی شناخته خواهد شد.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، آنالوگ و دیجیتال ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

یک مثال کاربردی

برای درک بیشتر نحوه عملکرد این دو نوع سیگنال، فرض کنید که قصد ضبط صدا، ذخیره کردن آن و پخش صدای ذخیره شده را داشته باشیم. برای ضبط کردن صدا از یک میکروفون استفاده می‌کنیم که بسته به ضربه صوتی‌ای که به آن زده می‌شود، سیگنال‌های آنالوگی را تولید می‌کند که برابر صدای دریافتی است. ما نمی‌توانیم آنالوگ را بر روی حافظه‌های جانبی ذخیره کنیم چون مثلاً هارد دیسک، در هر مکان ذخیره داده مثل یک آهنربا دو حالت دارد: یا S به سمت ما است یا N یعنی یا صفر یا یک. در حافظه‌های فلش نیز چنین است یا ترانزیستورها به اصطلاح باز اند یا بسته یعنی یا صفر یا یک. حتی در قدیمی ترین حافظه‌ها مثل کارت‌های سوراخ دار هم دو حالت وجود دارد یا مکان حافظه داده‌ها سوراخ است یا نیست یعنی باز هم یا یک یا صفر.

حافظه‌های جانبی می‌توانند داده‌های دیجیتالی را ذخیره کنند اما ورودی ما آنالوگ است! در این میان یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، داده‌های آنالوگ را معادل سازی کرده و در قالب دیجیتال به حافظه جانبی می‌فرستد و در آن جا به عنوان صفر و یک های منطقی ذخیره می‌شوند.

در هنگام پخش صدا نیز داده‌های باینری از روی حافظه خوانده شده و به چیپی که وظیفه تبدیل داده‌های دیجیتالی به آنالوگ را دارد، تحویل داده می‌شود. حال که داده‌هال آنالوگ صدا در اختیار ماست، کافیست با استفاده از یک تقویت کننده صدا را بلند تر کرده و به اسپیکر یا هر خروجی صدای دیگری ارسال کنیم. در اسپیکر هم لرزاننده هوا با توجه به قدرت سیگنال آنالوگ در لحظه، به هوا ضربه وارد کرده و در نتیجه به گوش ما می‌رسد.

آموزش تعمیرات موبایل رایگان ، آنالوگ و دیجیتال ، آموزشگاه تعمیرات موبایل پل

مبدل آنالوگ به دیجیتال

مبدل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال (Analog to Digital Converter=ADC)، مداری الکترونیکی که سیگنال‌های پیوسته آنالوگ را به داده‌های گسسته دیجیتالی یا رقمی تبدیل می‌کند.

مراحل تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال

نمونه‌برداری

با استفاده از تبدیل فوریه می‌توان نشان داد که اگر از یک سیگنال آنالوگ با بسامد بیش از ۲ برابر حداکثر بسامد موجود در آن نمونه‌برداری کنیم، می‌توان با استفاده از مقادیر به دست آمده، سیگنال اصلی را دقیقاً بازسازی کرد. به بسامد دو برابر مزبور بسامد نایکویست گفته می‌شود و در سیستم‌های عملی جهت ملاحظات خاصی ۲.۲ در نظر گرفته می‌شود. حاصل نمونه‌برداری از سیگنال آنالوگ را سیگنال گسسته گویند.

کوانتیزه‌سازی

سیگنال گسسته را جهت دیجیتال‌سازی باید به مقادیر خاصی محدود کرد، به این عملیات، کوانتیزه‌سازی گویند. یک دلیل کوانتیزه سازی آن است که دستگاه‌های کنونی قدرت تشخیص صد در صد یک سیگنال و ذخیره سازی آن را ندارند.

دیجیتال سازی

سیگنال کوانتیده را به صورتهای مختلف می‌توان دیجیتال (یعنی به رشتهٔ صفر و یک) تبدیل کرد، که این خود اساس پیدایش دانش کدینگ است. هر سطح سیگنال کوانتیده را به صورت‌های مختلف می‌توان دیجیتال کرد.

مبدل دیجیتال به آنالوگ

Digital to Analog Convertor که به صورت مخفف DAC نامیده می شود ، یک مدار الکتریکی داخلی که اعداد گسسته دیجیتالی را به سیگنال های پیوسته تبدیل می کند . عمل عکس توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال صورت می گیرد. به طور کلی ، DAC یک وسیله الکترونیکی می باشد که در ورودی ، یک عدد دیجیتالی را دریافت کرده و به یک جریان آنالوگ تبدیل می کند .

برای اجتناب از ناهمواری ، ورودی ADC یا مبدل آنالوگ به دیجیتال باید فیلتر Low-Pass(پایین گذر) شود ، تا فرکانس هایی که غیر استاندارد و نامطلوب هستند پاک شوند . این فیلتر ، فیلتر صاف کردن ناهمواری ها نامیده می شود و برای یک سیستم DAC که با سیگنال های آنالوگ فرکانس بالا کار می کند ، ضروری است .هر چه تعداد بیت های مبدل مذکور بیشتر باشد ، دستگاه از کیفیت بالاتری برخوردار است .این تکنولوژی بیشتر در پخش های کمپانی سونی به کار رفته است .