چگونه دیتاشیت بخوانیم؟ قسمت اول: قطعات آنالوگ

0
123
قطعات آنالوگ
قطعات آنالوگ

در گذشته برگه مشخصات تراشه‌ها (دیتاشیت) و قطعات‌الکترونیکی به‌راحتی در دسترس نبودند، از این رو تنها منبع موجود کتاب‌هایی بودند که توسط موسسات مختلف و حتی کمپانی‌های سازنده ادوات نیمه هادی منتشر می‌شد.

کتاب مشخصات قطعات به زبان آلمانی
تصویر۱: یک کتاب مشخصات قطعات به زبان آلمانی.
یکی از صفحات کتاب بالا
تصویر۲: یکی از صفحات کتاب بالا.

 

تا قبل‌از سال ۲۰۰۰میلادی که اینترنت رواج چندانی نداشت، دیتاشیت‌ها با ماشین تحریر تایپ می‌شدند و اطلاعاتی کلی از قطعه (حداکثر دو تا ۵صفحه) در یک بروشور ساده قرار می‌گرفت. ضمن اینکه برای تهیه همچین اسنادی شما ناچار بودید با دفاتر نمایندگی کمپانی سازنده تماس بگیرید یا حتی مجموعه‌ایی از دیتاشیت‌ها را بخرید.

تصویر شماره ۳ یک کتاب مجموعه آی سی ایرانی است.

کتاب مجموعه آی‌سی ایرانی
تصویر۳: یک کتاب قدیمی مجموعه آی سی که شامل معادل‌ها و نقشه‌های مرجع بود.

 

در اینگونه کتاب‌ها تعدادی مدار مرجع هم وجود داشت. به طور نمونه تصویر 4 نقشه یک مدار آمپلی فایر با تراشه TDA2030 است:

نمونه مدار معرفی‌شده در کتاب‌های قدیمی.
تصویر۴: یک نمونه مدار معرفی‌شده در کتاب‌های قدیمی.
دیتاشیت قدیمی به زبان آلمانی
تصویر۵: یک دیتاشیت قدیمی به زبان آلمانی.

 

موسساتی همچون ECA(کتاب‌هایش در ایران به کتاب جغدی معروف است)، GTP(منتشرکننده مجموعه کتاب‌های جیبی CMOS و TTL) و حتی تگزاس اینسترومنتس مجموعه‌هایی کتاب و دیتاشیت منتشر می‌کردند.

با روی کار آمدن اینترنت، و در دسترس قرارگرفتن کامپیوترهای خانگی و شخصی، نرم‌افزارهایی همچون IC MASTER نیز به‌وجود آمدند، اما با روی کار آمدن اینترنت، آرام‌آرام کمپانی‌های تولیدکننده به این فکر افتادند که برگه مشخصات را در وبسایت‌های خودشان قرار دهند.

با رشد انتشار برخط دیتاشیت، حجم این اسناد روز‌به‌روز بیشتر می‌شد. به‌نحوی‌که اطلاعات بیشتری در دیتاشیت‌ها گنجانده می‌شد، ازجمله:

  • مدارهایی برای تست مشخصات قطعه
  • مدارات کاربردی و علمی با آن قطعه
  • اطلاعات خرید، بسته‌بندی‌های دیگر

توجه‌شود که برخی‌از قطعات بیش‌از یک دیتاشیت دارند و ممکن است اسناد وابسته دیگری اعم از Design Tips – Application Note و حتی اسنادی مکمل جهت برنامه‌نویسی و طراحی سخت‌افزار(در قطعات قابل برنامه‌ریزی) نیز برای آن وجود داشته باشد.

در ادامه چند دیتاشیت و اسناد وابسته به آن را بررسی‌خواهیم‌کرد.

هر دیتاشیت چند قسمت مهم دارد:

  • عنوان دیتاشیت Title
  • قابلیت‌های قطعه Features
  • کاربردهای قطعه Applications
  • شرح کلی قطعه Description
  • بسته‌بندی های موجود Available Packages
  • جدول مشخصات قطعه
  • توضیحات کامل
  • مدارات نمونه
  • اندازه و مشخصات مکانیکی

در پیوست این فایل، یک نمونه دیتاشیت گنجانده‌شده که در آن قسمت‌های مختلف مشخص‌شده و شرح‌داده‌شده‌است.

در دیتاشیت‌های قطعات دیجیتال موارد دیگری همچون جدول صحت، جدول تایمینگ، و راهنمای برنامه‌نویسی وجود دارد که در آینده مورد بررسی قرار‌خواهند‌گرفت.

در صفحه اول دیتاشیت چه خبر است؟

کمپانی‌های سازنده تلاش می‌کنند تا حداکثر اطلاعات ضروری در یکی دو صفحه اول دیتاشیت به مخاطب منتقل شود تا انگیزه خرید او بالاتر رفته و قطعه مزبور را انتخاب‌کند.

در صفحه اول دیتاشیت معمولا اولویت با قابلیت‌های قطعه و کاربردها است. سپس توضیحاتی مختصر درخصوص قطعه ارائه می‌شود و پس‌از آن پکیج‌های موجود و مرسوم قطعه نمایش داده میشود.

صفحه اول دیتا شیت LM138/LM338
تصویر۶: صفحه اول دیتا شیت LM138/LM338.

 

در تصویر زیر پکیج‌های قطعه را مشاهده می‌کنید:

پکیج‌های رایج قطعه
تصویر۷: پکیج‌های رایج قطعه.

 

در یکی دو صفحه اول دیتاشیت‌ها معمولا یک مدار مرجع قرار داده می‌شود:

مدار مرجع LM338
تصویر۸: مدار مرجع LM338.

 

مدار مرجع معمولا عاری‌از مقادیر قطعات همچون مقاومت و… است، و در ادامه‌ی دیتاشیت‌ها مدارات دقیق‌تر و کامل‌تر معرفی می‌شود.

بقیه دیتاشیت چگونه است؟

یکی دو صفحه اول دیتاشیت را بررسی‌کردیم. در دیتاشیت برخی‌از آی‌سی‌ها و قطعات چند پایه، جدولی برای شناسایی و شرح یکایک پایه‌ها قرارداده‌شده‌است.

اطلاعات این جدول برای کسانی که قصد دارند مدل کتابخانه‌ای قطعه‌(جهت طراحی شماتیک و PCB‌) را بسازند مفید است.

در تصویر۹ جدول مزبور مشاهده می شود.

جدول پایه‌های آی‌سی
تصویر۹: جدول پایه‌های آی‌سی.

 

پس‌از آن خصوصیات قطعه بررسی و ارائه می‌شود.

در تمامی قطعات الکترونیکی مشخصاتی هستند که به‌نحوی حداکثر مقادیر مجاز قطعه هستند.

به این کمیات مقادیر بیشینه‌ی مطلق گفته می‌شود.

به‌طور‌مثال گفته می‌‍شود فلان خودرو ۲۰۰کیلومتر بر ساعت می‌رود، این بدان‌معنا است که خودروی مزبور بدون هیچ مشکلی می‌تواند به سرعت مورد‌نظر برسد.

یا ارتفاع پروازی یک هواپیما ۱۰ کیلومتر است، یعنی این هواپیما در ارتفاع زیر ۱۰ کیلومتر به‌طور ایمن کار می‌کند.

مقادیری که در جدول Absolute Maximum Ratings یا همان مقادیر بیشینه مطلق درج می‌شوند، شرایط و حدودی هستند که مطلقاً نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

مقادیر بیشینه مطلق LM338
تصویر۱۰: مقادیر بیشینه مطلق LM338.

 

تجاوز از این مقادیر دو پیامد خواهد داشت:

  • قطعه به‌درستی عمل نخواهد کرد یا مدارات محافظ آن فعال خواهد شد.
  • قطعه به‌طور حتمی آسیب خواهد دید.

به‌طور‌مثال جدول‌بالا بیان می‌کند که اختلاف بین ولتاژ ورودی و خروجی نمی‌تواند بیشتر از ۴۰ولت باشد. یا تراشه LM338 در دمای زیر صفر و دمای بالاتر از ۱۲۵درجه نمی‌تواند کار کند.(احتمال آسیب‌دیدگی قطعه نیز وجود دارد)

جدول مشخصات الکتریکی قطعه

جدولی که در تصویر ۱۱ مشاهده می‌شود، درواقع قلب دیتاشیت است.

در این جدول تمامی ریز مشخصات الکتریکی قطعه و شرایط اندازه‌گیری آن آورده‌شده‌است.

اگر بخواهیم متوجه‌شویم قطعه‌ای که در اختیار داریم اصلی است یا خیر، کافی‌است با شرایط و مداراتی که در دیتاشیت و این جدول آمده‌است قطعه را تست‌کنیم و مقادیر جدول را با مقادیری که تست می شود مطابقت‌دهیم.

اختلاف فاحش بین پارامترهای اندازه‌گیری شده و درج‌شده، نشان از فاحشگی قطعه و عدم احراز اصالت و نجابت آن است!

اگر قصد دارید قطعه‌ای را به تعداد زیاد تهیه‌کنید، ابتدا تعداد‌کمی را نمونه تهیه‌کنید و مورد‌تست قراردهید.

ما همین قطعه LM338 را تهیه‌کردیم و مورد‌تست قرار دادیم. مشخصاتی که دریافت‌کردیم برای LM317 بود! و در جریان حدود ۲ آمپر قطعه می‌سوخت!

جدول مشخصات الکتریکی قطعه
تصویر۱۱: جدول مشخصات الکتریکی قطعه.

 

نمودارها و مشخصات قطعه

این قسمت از دیتاشیت در قطعات آنالوگ و حسگرها بسیار مرسوم است.

نمودارهایی که رابطه ورودی و خروجی، تاثیر دما و مصرف توان و اطلاعات مفید دیگری ارائه می‌کنند.

نمودارهای مربوط به قطعه
تصویر۱۲: نمودارهای مربوط به قطعه.

 

شرح قطعه با جزئیات

این یک شرح کامل از نحوه کارکرد قطعه موردنظر و نقش یک یک قطعات جانبی در مدار نمونه آن است.

همچنین فرمول‌ها و روابط حاکم بر قطعه در این قسمت بررسی می‌شود.

اگر قصد دارید طراحی خوب و بی‌نقصی انجام‌دهید، مطالعه این قسمت از دیتاشیت را حتما انجام‌دهید.

عملکرد مداری قطعه
تصویر۱۳: عملکرد مداری قطعه.

 

مدارات کاربردی

در برخی‌از دیتاشیت‌ها تعدادی مدار کاربردی و تحلیل‌های مربوط به آن قرار دارد.

این مدارات باعث می‌شوند مصرف قطعه مزبور بیشتر باشد از این‌رو همواره گزینه‌ی مناسبی نخواهند بود.

در برخی‌از دیتاشیت‌ها این بخش وجود ندارد یا با شرح کامل قطعه ادغام می‌شود.

مدار راه‌انداز قطعه
تصویر۱۴: مدار راه‌انداز قطعه.

 

در تصویر مقابل جدول قطعات مدار نمونه‌بالا مشاهده می‌شود.

جدول مقادیر المان‌های مدار راه‌انداز
تصویر۱۵: جدول مقادیر المان‌های مدار راه‌انداز بالا.

 

Layout نمونه

در بعضی‌از دیتاشیت‌ها یک طرح از جایابی و سیم‌کشی روی برد مدارچاپی‌(PCB) وجود دارد تا طراح بتواند راحت‌تر مدار خود را پیاده‌سازی نماید.

چیدمان پیشنهادی بر روی PCB توسط شرکت سازنده
تصویر۱۶: چیدمان پیشنهادی بر روی PCB توسط شرکت سازنده.

 

مشخصات مکانیکی

در انتهای هر دیتاشیت معمولا اطلاعاتی از نحوه کدگذاری قطعه و سپس ابعاد و اندازه‌های مکانیکی قطعه درج می‌شود.

این ابعاد برای طراحی مدل قطعه در نرم‌افزارهای طراحی PCB کاربرد دارد.

اندازه‌های پکیج TO-3
تصویر۱۷: اندازه‌های پکیج TO-3.

 

تمرین‌ها

  1. با مراجعه به دیتاشیت NE555 یا LM555 یک مدار اسیلاتور با duty cycle پنجاه‌درصد بیابید.
  2. یک بورد دچار خرابی در دیود ورودی به شماره 1N4003 شده‌است، در جعبه ابزار ما 1N4007 و 1N4001 موجود است. با مراجعه به دیتاشیت مشخص‌کنید کدام دیود را می‌توان جایگزین‌کرد.
  3. دریک نقشه دیود SS34 مورد‌نیاز است، این قطعه را شناسایی‌کنید.
  4. آیا می‌توان تراشه HT8950 را بجای HT8950A استفاده‌کرد؟ چرا؟
  5. چه تفاوتی بین MCP2551-I/P و MCP2551-I/SN وجود دارد؟
  6. به دیتاشیت MP1584 مراجعه‌کنید و یک مدار با خروجی ۵V بیابید.
  7. تفاوت LM1117-5.0 با LM7805 را بیان کنید و با‌توجه‌به دیتاشیت بگویید کدام مورد برای سیستم‌هایی که با باتری کار می‌کنند گزینه بهتری هستند.

خواهشمند است تمرین‌ها را حداقل جهت یادگیری خودتان انجام‌دهید.

 

منبع: سیسوگ

برای این مقاله نظر بگذارید:

لطفا دیدگاه خود را بنویسید
لطفا نام خود را وارد کنید