سوئیچ های ممز

اختصاصی از فی توو سوئیچ های ممز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سوئیچ های ممز 

27 صفحه در قالب word

فهرست

تعریف سوئیچ الکتریکی . . . . . .  . . . . . . . . . . . . .  2

انواع سویچ ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 

انواع سوئیچ های الکتریکی . . . .. . . . . . . . . . . . . . .  2

پارامترهای یک سوئیچ  . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

سوئیچ های MEMSی  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3

مزایا و معایب سوئیچ های memsی  . . . . . . . . . . . . . . .  4

کاربرد سوئیچ های memsی . . . .  . . . . . . . . 5

انواع سوئیچ های memsی  . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . 7

بهترین حالت سوئیچ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

تحریک سوئیچ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

مدل الکترومغناطیسی سوئیچ های سری  . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .  13  

1. خازن در حالت قطع (up – state ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2. مقاومت حالت وصل سوئیچ . . . . . . . . . . . . 15
3. تلفات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

نمونه هایی از سوئیچ های سری ساخته شده  . . . . . . . . . . . . . . . . 17

تعریف سوئیچ الکتریکی

سوئیچ ها المانی الکتریکی هستند که برای ایجاد اتصال یا انفصال در مسیر یک سیگنال در یک مدار الکتریکی بکار می رود . با توجه به اینکه هر سوئیچ تلفاتی دارد که در نحوه عملکرد آن تاثیر می گذارد مانند یک خازن بهمراه مقاومت می تواند مدل شود .

انواع سویچ ها

تاکنون از المانهای متنوعی برای طراحی سوئیچ استفاده می کردند که در زیر بطور خلاصه شرح داده شده است:

1. ترانزیستورهای MOSFET : با اعمال ولتاژ به گیت این ترانزیستورها می توان آنها را کنترل کرد و از آنها بعنوان سوئیچ استفاده کرد .
2. PIN diodeها : با تنظیم ولتاژ بایاس این دیودها می توان خازن ناحیه تخلیه آنها را تنظیم کرد که نتیجتا امپدانس دیود تغییر کرده و مانند سوئیچ عمل می کند .
3. سوئیچ های مکانیکی : مانند رله ها که بصورت مکانیکی عمل قطع و وصل را انجام می دهد .

اما امروزه علاوه بر این سوئیچ ها با استفاده از تکنولوژی MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) سوئیچ های memsی ساختند که در مقایسه با نمونه های الکتریکی و مکتنیکی فوق الذکر مزایای زیادی دارند که همواره مورد توجه طراحان قرار گرفته است .

انواع سوئیچ های الکتریکی

بطور کلی سوئیچ ها را با توجه به نوع عملکردشان به دو نوع سری و موازی می توان تقسیم بندی کرد .

همانطور که در شکل (1a) نشان داده است سوئیچ های سری در مسیر سیگنال از ورودی به خروجی قرار گرفته و مسیر را قطع و وصل می کند . و سوئیچ های موازی نیز طبق شکل (1b) در مسیر یک سیگنال تا زمین قرار گرفته و عمل قطع و وصل مسیر را انجام می دهد .

سوئیچ های MEMSی

این سوئیچ ها با تکنولوژی Micromatching ساخته می شوند و اساس کار آنها بدین صورت است که از طریق حرکت یک بخش مکانیکی که بگونه ای تحریک شده است و در دو وضعیت قطع و وصل قرار گرفته و می تواند برای ایجاد یک اتصال کوتاه یا مدار باز در مدارات مخصوصا خطوط انتقال RF بکار می رود .

پارامترهای یک سوئیچ

بطورکلی پارامترهای زیادی در طراحی یک سوئیچ باید درنظر داشت که در زیر بطور خلاصه بیان شده است.

• Transmition line : ( زمان گذر سوئیچ ) . زمانی است که خروجی بعنوان مثال از 10% به 90% مقدار نهایی خود برسد و سوئیچ تغییر وضعیت دهد. درواقع نماینده سرعت سوئیچ است.
• Switching rate : زمان مورد نیاز برای تبدیل سوئیچ از یک حالت به حالت دیگر. درواقع زمانیکه لازم است تا در اثر تغییر ولتاژ کنترل خروجی واکنش نشان دهد.
• Switching transient : مدت زمانی است که سوئیچ ناپایدار است تا به حالت پایدار خود برسد .
• RF power handling : نماینده بازده سوئیچ در عبور سیگنال است .
• Impedance matching : سوئیچ ها باید در ورودی و خروجی در هردو وضعیت خود با دیگر اجزای مدار تطبیق داشته باشند .
• Available bandwidth : در فرکانس های بالا بعلت تلفات هادی و راکتانس های پارازیتی محدودیت هایی در عملکرد سوئیچ بوجود می آید .
• Insertion Loss : نشان دهنده میزان بازده سوئیچ در انتقال سیگنال است که فقط در زمان وصل سوئیچ تعیین می شود .
• Isolation : نماینده عایق سازی ورودی از خروجی در زمان قطع سوئیچ  است. بالا بودن این سوئیچ نشان دهنده تزویج کم بین ورودی و خروجی و جریان نشتی کم است .
• Series resistance : مقاومت سری که سوئیچ در زمان وصل خود همانند آن عمل می کند . بالا بودن مقاومت سبب تلفات و عملکرد نامطلوب سوئیچ می شود .
• Actuation voltage : ولتاز مورد نیاز برای تحریک سوئیچ
• Life-cycle : طول عمر سوئیچ
• Resonant frequency : فرکانس تشدید

بین این پارامترها چند نمونه از آن مانند زمان گذر ، تلفات ، مقاومت سری ، ولتاژ تحریک و عایق سازی از اهمیت بالایی برخوردار است .

مزایا و معایب سوئیچ های memsی

تاکنون سوئیچ های memsی زیادی ساخته شده اند . با مشاهده عملکرد آنها و مقایسه ای که با دیگر انواع سوئیچ های الکتریکی صورت گرفته مزایا و معایبی نسبت به آنها دارد که در زیر برشمردیم .

  مزایا :

• مصرف توان کمتر -   خاصیت عایقی خیلی زیاد در حالت قطع
• تلفات اهمی پایین تر -   راندمان انتقال سیگنال  
• قیمت و حجم کمتر -   مشخصه خطی تر

لازم به ذکر است که هزینه ساخت خود سوئیچ ها پایین است ولی بسته بندی مناسب کردن آنها مستلزم هزینه های بالاتری است .

  معایب :

• سرعت سوئیچ کردن پایین ( در حد میکرو ثانیه )
• ولتاژ تحریک بالا
• نبودن بسته بندی مناسب و قابلیت اطمینان کم آنها

 در شکل 2 مقایسه ای بین چند نمونه سوئیچ در چند خاصیت نشان داده شده صورت گرفته است [1] . همانطور که مشاهده می شود سوئیچ های memsی عملکرد بهتری نسبت به بقیه از خود نشان می دهد.

بنابراین با این ویژگی هایی که برشمردیم تلاش بر آن است تا این سوئیچ ها را جایگزین مناسبی برای سوئیچ ها الکتریکی درمدارات قرار دهند .

کاربرد سوئیچ های memsی

این سوئیچ ها در مسیر سیگنال قرار گرفته و کاربردهای گوناگونی دارد که در زیر به چند نمونه از آن اشاره می کنیم :

• قطع یا وصل کردن یک ولتاژ الکتریکی
• بمنظور انتخاب سیگنال ها ، بعنوان مثال سیگنال ورودی یا خروجی یک آنتن
• سوئیچ کردن مسیر تاخیرها در شیفت دهنده فاز
• سیستم های رادار ، برای کاربردهای دفاع کردن ، رادار خودکار ، سیستم های ارتباطاتی ماهواره ای و وایرلس
• سیستم های دستگاه های سنجش

و  ....

بسته به خصوصیات فرکانسی هرکدام از اتصالات خازنی یا فلزی می تواند بکار برده شود که در جدول (1) نشان داده شده است .

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود، ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.

شیفت دهنده ی فاز ممز

اختصاصی از فی توو شیفت دهنده ی فاز ممز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

شیفت دهنده ی فاز ممز

28 صفحه در قالب word

مقدمه:

یک شیفت دهنده ی فاز یک شبکه ی دو دهانه است که در آن اختلاف فاز بین ورودی و خروجی با یک سیگنال کنترلی که معمولا یک  بایاس DC است کنترل می شود.شیفت دهنده های با تلفات ورودی و توان راه اندازی پایین قابلیت تنظیم پیوسته و هزینه ی ساخت پایین کلید اساسی برای ساخت ارایه های آنتن با اختلاف فاز می باشد.این آنتن ها در مقیاس امواج مایکرومتر ومیلیمتر به این دلیل مورد توجه اند که می توان امواج الکترومغناطیسی را بدون حرکت دادن فیزیکی آنتن جهت داد.این مسئله می تواند با کنترل الکترونیکی فاز سیگنال امکان پذیر باشد..یک آرایه ی آنتن می تواند از هزاران عنصر آنتن که هرکدام هدایت کننده ی موجی اند که بواسطه ی شیفت دهنده ی فاز در جهت متفاوت حرکت می کند.تشکیل شده باشد. بنابراین طراحی شیفت دهنده های فاز کم اتلاف و سبک و کم هزینه برای ساخت این آنتن ها ضروری می باشد.در این تحقیق ما به بررسی انواع شیفت دهنده های فاز پرداخته و مزایا و معایب هر کدام را بیان می نماییم  و تا حد امکان معادلات ریاضی ممکن را برای هر کدام از آنها استخراج می نماییم.

دسته بندی شیفت دهنده های فاز:

شیفت دهنده های فاز در حالت کلی به دو دسته تقسیم می شوند. شیفت دهنده های فاز دیجیتال  که در آن شیفت فاز می تواند تنها مقادیر گسسته ی از پیش تعیین شده ای نظیر 45°,90°,… را اتخاذ کنند و معمولا با کمک سوییچ ها ساخته می شوند. برای مثال یک شیفت دهنده های فاز سه بیتی بر پایه ی شبکه های تاخیر 45/90/180° بوده و می تواند با توجه به ترکیب بیتهای استفاده شده تاخیر فاز هایی مثل    0,45,90,135,180,225,270,315°ایجاد کند. نوع دوم شیفت دهنده های فاز آنالوگ هستند که در آن تغییر فاز پیوسته ممکن است.این شیفت دهندهای فاز معمولا با کمک دیود های وراکتور ساخته می شوند.

امروزه تقاضا برای دو نوع  شیفت دهنده ی فاز وجود دارد،1)فاز ثابت در مقابل فرکانس 2)فاز خطی در مقابل فرکانس.

طراحی های با فاز ثابت در پردازش سیگنال های ماهواره ای،سیستمها و ادوات ارتباطی باند وسیع(میکسر های SSB ،مدولاتور های برداری ،تقویت کننده های متعادل و...) و در سیستمهای ابزاری با دقت بالا کاربرد داشته و در بهترین حالت با شبکه های سوییچینگ و تکنیکهای خطوط انتقال بار شده ساخته می شوند.طراحی های با فاز خطی در مقابل فرکانس هم به طور گسترده ای در ارایه های فازی با تاخیر زمانی واقعی مخصوصا آنهایی که پهنای باند بالایی را پوشش می دهند استفاده شده و براحتی می توانند به وسیله ی خطوط تاخیر ساز با سوییچ ساخته شوند.

در آرایه های آنتنی که از شیفت دهنده ی فاز استفاده می کنند این عنصر طول موثر خط انتقال مسیر سیگنال را تغییر داده که باعث فاز متفاوت برای هر عنصر می شود .پارامتر هایی نظیر  تطبیق امپدانس مناسب قابلیت مدیریت مناسب توان ، توان راه اندازی پایین و سرعت پاسخ دهی بالا پارامترهای مهم در شیفت دهنده ی فاز اند.تا کنون شیفت دهنده های فاز زیادی برای دستیازی به این پارامترها ساخته شده اند.برای مثال شیفت دهنده ی فاز متغیر الکترونیکی که در سال 1957 ساخته شد به دلیل فراهم آوردن تغییر فاز پیوسته در مدت زمان کوتاه گام بزرگی به حساب می آمد.علاوه بر شیفت دهنده های فاز فریتی نوع مهم دیگری از این عناصر در اواسط 1960پدیدار شد که به علت استفاده از دیود PIN به عنوان شیفت دهنده ی فاز نیمه هادی  دسته بندی شد.از آن زمان پیشرفت های زیادی در زمینه ی شیفت دهنده های فاز الکترونیکی بوجود آمد.با کمک تکنولوژی نیمه هادی نوع جدیدی از شیفت دهنده ی فاز مثل ترانزیستور های GaAs ایجاد شد و این شیفت دهنده های فاز می توانند به طور مجتمع ساخته شوند.

به طور کلی شیفت دهنده های فاز فریتی تلفات ورودی کمترو قابلیت مدیریت توان بیشتری را دارا می باشند ولی از  هزینه ی ساخت و پیچیدگی بالایی برخوردارند ولی شیفت دهنده های فاز نیمه هادی هزینه  کمتری  دارند و ابعادشان کوچکتر می باشد ولی کاربرد آنها به دلیل تلفات ورودی بالا محدود می باشد.اخیرا نوع دیگری از شیفت دهنده های فاز بر پایه ی تکنولوژی MEMS مورد توجه قرار گرفته اند تا بتوانند بر محدودیت های فوق غلبه کنند.

انواع شیفت دهنده های فاز و محدودیت های آنها:

شکل صفحه ی بعد  اصول کار یک آرایه ی آنتن را بر پایه ی شیفت دهنده های فاز نشان می دهد.جهت پرتو می تواند با توجه به فاصله ی نسبی بین دو عنصر آنتن کنترل شود.

دو روش اصلی برای طراحی شیفت دهنده های فاز وجود دارد:

1)استفاده از مواد فریتی که در آن شیفت فاز با تغییر  میدان بایاس تغییر می کند

2)استفاده از ادوات نیمه هادی

شیفت دهنده های فاز فریتی:

کارکرد این نوع شیفت دهنده های فاز بر پایه ی اثر متقابل بین امواج الکترو مغناطیسی و الکترونهای چرخان در یک فریت مغناطیس شده می باشد.جهت چرخش یا همان اسپین الکترون با توجه به میدان مغناطیسی فراهم شده تغییر می کند که این باعث تغییر نفوذ پذیری مغناطیسی فریت می شود.بنابراین با کنترل الکتریکی میدان مغناطیسی فراهم شده می توان ثابت انتشار امواج الکترو مغناطیسی و در نتیجه فاز آنها را عوض نمود. شیفت دهنده های فاز فریتی میتوانند در طراحی های مختلفی نظیر موجبر ها ،کابلهای کواکسیال و خطوط استریپ و مایکرو استریپ و در هر دو مد انالوگ و دیجیتال استفاده شوند.

شیفت دهنده های فاز فریتی در آرایه های آنتنی به دلیل وزن سبک و ابعاد نسبتا کوچکشان به طور وسیع مورد استفاده قرار گرفته اند ولی پیچیدگی و محدودیتهای فرکانسی آنها باعث شده تا نشود در بسیاری از مصارف نظامی و همچنین در ادوات ارتباطات سیار مورد استفاده قرار گیرند.

شیفت دهنده های فاز نیمه هادی:

این شیفت دهنده های فاز معمولا به دو دسته ی شیفت دهنده های فاز دیود PIN و شیفت دهنده های فاز FET با توجه به عنصر کنترل کننده ی مورد استفاده در آنها به عنوان سوییچ، تقسیم می شوند.

شیفت دهنده های فاز دیود PIN:

دیود PIN یک پیوند P-N است که داری  ناحیه ی تخلیه ی  بزرگتری از دیود عادی بین دو ناحیه ی N وP  است.افزودن این ناحیه ی ذاتی باعث نتایج متعددی نظیر قابلیت کنترل میزان هدایت در بایاس مستقیم و کاهش خازن در بایاس معکویس می شود.و بدیهی است که کاهش خازن در بایاس معکوس باعث افزایش امپدانس در این مسیر گشته و دیود را هر چه بیشتر به سوییچ ایده ال نزدیک می کند.دیود های PIN  به طرز وسیعی در مدارات مایکروویو برای مدولاسیون دامنه به کار می روند و همچنین سوییچ ها، شیفت دهنده های فاز و محدود کننده های فوق العاده ای در زمینه ی RF محسوب می شوند.

در شیفت دهنده های فاز، دیود PIN به عنوان سوییچ های الکترونیکی استفاده می شوند.شکل زیر مشخصه ی I-V ای دیود را نشان می دهد.

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود، ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.