دانلود فایل
http://techno.directdl.net/dl1/Ebooks/Stracture%20vhdl(Techno-Electro.com).zip
ترانزیستور
چند نوع مختلف ای ترانزیستور
ترانزیستور از سوی بسیاری بعنوان یکی از بزرگترین اختراعات در تاریخ نوین مطرح شدهاست، در رتبه بندی از لحاظ اهمیت در کنار ماشین چاپ، خودرو و ارتباطات الکترونیکی و الکتریکی قرار دارد. ترانزیستور عنصر فعال کلیدی در الکترونیک مدرن است. اهمیت ترانزیستور در جامعه امروز متکی به قابلیت آن برای تولید انبوه که از یک فرآیند (ساخت) کاملاً اتماتیک که قیمت تمام شده هر ترانزیستور در آن بسیار ناچیز است استفاده میکند. اگرچه میلیونها ترانزیستور هنوز تکی (به صورت جداگانه) استفاده میشوند ولی اکثریت آنها به صورت مدار مجتمع (اغلب به صورت مختصر IC و همچنین میکرو چیپ یا به صورت ساده چیپ نامیده میشوند) همراه با دیودها، مقاومتها، خازنها و دیگر قطعات الکترونیکی برای ساخت یک مدار کامل الکترونیک ساخته میشوند. یک گیت منطقی حاوی حدود بیست ترانزیستور است در مقابل یک ریزپردازنده پیشرفته سال ۲۰۰۶ که میتواند از بیش از ۷/۱ میلیون ترانزیستور استفاده کند (ماسفتها)[۱]. قیمت کم، انعطاف پذیری و اطمینان از ترانزیستور یک قطعه همه کاره برای وظایف غیرمکانیکی مثل محاسبه دیجیتال ساختهاست. مدارات ترانزیستوری به خوبی جایگزین دستگاههای کنترل ادوات و ماشینها شدهاند. استفاده از یک میکروکنترلر استاندارد و نوشتن یک برنامه رایانهای که عمل کنترل را انجام میدهد اغلب ارزان تر و موثرتر از طراحی معادل مکانیکی آن میباشد. بعلت قیمت کم ترانزیستورها و ازاینرو رایانهها گرایشی برای دیجیتال کردن اطلاعات وجود دارد. با رایانههای دیجیتالی که توانایی جستوجوی سریع، دسته بندی و پردازش اطلاعات دیجیتال را ارائه میکنند، تلاش بیشتری برای دیجیتال کردن اطلاعات شدهاست. در نتیجه امروزه دادههای رسانهای بیشتری به دیجیتال تبدیل میشوند، در پایان توسط رایانه تبدیل شده و به صورت آنالوگ در اختیار قرار میگیرد. تلویزیون، رادیو و روزنامهها چیزهایی هستند که تحت تاثیر این انقلاب دیجیتال واقع شدهاند.
اولین سه حق ثبت اختراع ترانزیستور اثرمیدان در سال ۱۹۲۸ در آلمان توسط فیزیک دانی به نامJulius Edgar Lilienfeld ثبت شد، اما او هیچ مقالهای در باره قطعه اش چاپ نکرد و این سه ثبت اختراع از طرف صنعت نادیده گرفته شد. در سال ۱۹۳۴ فیزیکدان آلمانی دکتر Oskar Heil ترانزیستور اثر میدان دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته شدهاست، اما بعداً کارهایی در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که یکی از طرحهای Lilienfeld کار کرده و گین قابل توجهای دادهاست. اوراق قانونی از آزمایشگاههای ثبت اختراع بل نشان میدهد که Shockley و Pearson یک نسخه قابل استفاده از اختراع Lilienfeld ساختهاند، در حالی که آنها هیچگاه این را در تحقیقات و مقالات خود ذکر نکردند. ترانزیستورهای دیگر، R. G. Arns در ۲۳ دسامبر ۱۹47 Wiliam Shockley, John Bardan و Walter Brattain موفق به ساخت اولین ترانزیستور اتصال نقطهای در آزمایشگاه بل شدند. این کار با تلاشهای زمان جنگ برای تولید دیودهای مخلوط کننده ژرمانیم خالص «کریستال» ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار بعنوان عنصر میکسر فرکانس در گیرندههای میکروموج استفاده میشد. یک پروژه موازی دیودهای ژرمانیم در دانشگاه Purdue موفق شد کریستالهای نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در آزمایشگاههای بل استفاده میشد را تولید کند.[۲] سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم Bell را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه هادی کردند، اما دریافتند که کار سادهای نیست. Bardeen سرانجام یک شاخه جدید فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام Brattain و Bardeen موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند. آزمایشگاههای تلفن بل به یک اسم کلی برای اختراع جدید نیاز داشتند: «سه قطبی نیمه هادی»، «سه قطبی جامد»، «سه قطبی اجزاء سطحی»، «سه قطبی کریستال» و «لاتاتورن» که همه مطرح شده بودند، اما «ترانزیستور» که توسط John R. Pierce ابداع شده بود، برنده یک قرعه کشی داخلی شد. اساس وبنیاد این اسم در یاداشت فنی بعدی شرکت رای گیری شد: ترانزیستور، این یک ترکیب مختصر از کلمات «ترانسکانداکتانس» یا «انتقال» و «مقاومت متغیر» است. این قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغیر میباشد و یک امپدانس انتقال یا گین دارد بنابراین این اسم یک ترکیب توصیفی است. -آزمایشگاههای تلفن بل- یاداشت فنی(۲۸ می۱۹48) Pierce این نام را قدری متفاوت تفسیر کرد: دلیلی که من این نام را انتخاب کردم این بود که من فکر کردم این قطعه چکار میکند، در آن زمان تصور میشد که این قطعه مثل دو لامپ خلإ است. لامپهای خلإ هدایت انتقالی دارند بنابراین ترانزیستور مقاومت انتقالی دارد. و این اسم میبایست متناسب با نام دیگر قطعات مثل وریستور، ترمیستور باشد. و من اسم ترانزیستور را پیشنهاد کردم. PBC Show مصاحبه با john R. Pierce بل فوراً ترانزیستور تک اتصالی را جزء تولیدات انحصاری شرکت Western Electric، شهر Allentown در ایالت Pennsylvania قرار داد. نخستین ترانزیستورهای گیرندههای رادیو AM در معرض نمایش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند. بهرحال در سال ۱۹50 Shockley یک نوع کاملاً متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی معروف شد. اگرچه اصول کاری این قطعه با ترانزیستور تک اتصالی کاملاً فرق میکند، قطعهای است که امروزه به عنوان ترانزیستور شناخته میشود. پروانه تولید این قطعه نیز به تعدادی از شرکتهای الکترونیک شامل Texas Instrument که تعداد محدودی رادیو ترانزیستوری بعنوان ابزار فروش تولید میکرد داده شد. ترانزیستورهای اولیه از نظر شیمیایی ناپایدار بودند و فقط برای کاربردهای فرکانس و توان پایین مناسب بودند، اما همینکه طراحی ترانزیستور توسعه یافت این مشکلات نیز کم کم رفع شدند. اگرچه اغلب نادرست به Sony نسبت داده میشود، ولی اولین رادیو ترانزیستوری تجاری Regency TR-۱ بود که توسط Regency Division از I.D.E.A (گروه مهنسی توصعه صنعتی) شهر Indianapolis ایالت Indiana ساخته شده و در ۱۸ اکتبر ۱۹۵۴ اعلام شد. آین رادیو در نوامبر ۱۹۵۴ به قیمت ۹۵/۴۹ دلار(معادل با ۳۶۱ دلار در سال ۲۰05) به فروش گذاشته شد و تعداد ۱۵00۰۰ از آن به فروش رفت. این رادیو از ۴ ترانزیستور استفاده میکرد وبا یک باتری ۵/۲۲ ولتی راه اندازی میشد. هنگامیکه Masaru Ibuka، موسس شرکت ژاپنی سونی از آمریکا دیدن میکرد آزمایشگاههای بل ارائه مجوز ساخت شامل ریز دستوراتی مبنی بر چگونگی ساخت ترانزیستور را اعلام کرده بودند. Ibuka مجوز خرید ۵۰0۰۰ دلاری پروانه تولید را از وزیر دارایی ژاپن گرفت و در سال ۱۹۵۵ رادیوی جیبی خود را تحت مارک سونی معرفی کرد. (کلمه جیبی اشاره دارد به مطلب بدنامی سونی وقتیکه فروشنده آنها پیراهن مخصوصی با جیبهای بزرگ داشت). این محصول بزودی با طرحهای بلند پروازانه ادامه پیدا کرد، اما آنها بعنوان آغاز رشد شرکت سونی از طرف عموم مورد توجه قرار میگرفتند تا سونی به یک قدرت تولیدی تبدیل شد. بعد از دو دهه ترانزیستورها بتدریج جای لامپهای خلإ را در بسیاری از کاربردها گرفتند و بعدها امکان تولید دستگاههای جدیدی از قبیل مدارات مجتمع و رایانههای شخصی را فراهم آوردند. از Shockley, Bardeen و Brattian بخاطر تحقیقاتشان در مورد نیمه هادیها وکشف اثر ترانزیستر با جایزه نوبل فیزیک قدردانی شد. Bardeen میرفت که دومین جایزه نوبل فیزیک را دریافت کند، یکی از دو نفری که بیش از یک جایزه از یک متد میگرفت. اولین ترانزیستور Gallium-Arsenide Schottky-gate توسط Carver Mead ساخته و در سال ۱۹۶۶ گزارش داده شد.
بقیه در ادامه مطلب:
معرفی شبکههای بیسیم حسگر WSN پیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربریهای گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایدهای برای ایجاد و گسترش شبکههای موسوم به شبکههای بیسیم حسگر WSN شدهاند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گرههای حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمعآوری اطلاعات از محیط میپردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گرههای حسگری، از قبلتعیینشده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم میآورد که بتوانیم آنها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکلها و الگوریتمهای شبکههای حسگری باید دارای تواناییهای خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیتهای منحصر به فرد شبکههای حسگری، توانایی همکاری و هماهنگی بین گرههای حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گرهای که مسئول پردازش و نتیجهگیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازشهای اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام میدهد و سپس دادههای نیمه پردازش شده را ارسال میکند. با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه میکند. در واقع قدرت شبکههای بیسیم حسگر در توانایی بهکارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی همزمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند. گستره کاربری شبکههای بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل میشود. به عنوان مثال یکی از متداولترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه میتواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل میدهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود. در این سیستمها بر خلاف سیستمهای سیمی قدیمی، از یک سو هزینههای پیکربندی و آرایش شبکه کاسته میشود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاههای کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند شبکه حسگر بیسیم (Wireless Sensor Network/ WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته میشود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیتهای فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکههای حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکههای حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده میشوند، از جمله نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانههای هوشمند و کنترل ترافیک.
علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولا یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است. که قطعات این شنریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شود. به طور مشابه قیمت هر گره حسگر میتواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به اندازه و پیچیدگی مورد نیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیتهای قیمت و اندازه در گرههای حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها میشود.
یک شبکه سنسور معمولاً تشکیل یک شبکههای بیسیم اقتضایی (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده میکند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند).
در حال حاضر شبکههای بی سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات است که هر ساله تعداد بیشماری کارگاه و کنفرانس در این زمینه انجام میشود.محتویات
۱ کاربردها
۱.۱ نظارت بر محیط
۲ مشخصه ها:
۳ پایگاهها :
۳.۱ سختافزار:
۳.۲ استانداردها:
۳.۳ نرمافزارها:
۳.۴ سیستمعامل :
۳.۵ میان افزار:
۳.۶ زبان برنامه نویسی:
۳.۷ الگوریتم:
۳.۸ تجسم فکری داده ها:
۴ کنفرانسها
۵ منبع
کاربردها
موارد استفاده از شبکه های سنسوری بی سیم متنوع و زیاد است . به عنوان مثال در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل دادهها و مواردی که استفاده از گیرندههای سیمی مشکل و گران است به کار میروند. برای مثال این شبکهها میتوانند در محیطهای بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند. کاربرد دیگر اعلام خطر ورود مهاجم به یک محل کنترل شده و سپس ردیابی مهاجم است.
از موارد دیگر کاربرد این شبکه ها میتوان به نظارت بر محلهای مسکونی، ردیابی هدفهای متحرک، کنترل راکتور هسته ای، آشکار سازی حریق، نظارت ترافیک و ... اشاره نمود.
نظارت بر محیط
کنترل یا نظارت بر محیط نوعی استفاده از گیرنده بی سیم است. در نظارت محیط، گیرنده بی سیم در ناحیهای پراکنده میشود که تعدادی پدیده یا حادثه باید تحت نظارت باشد. برای مثال تعداد زیادی از این گرههای فرستنده و دریافت کننده میتوانند در میدان جنگ برای آشکار کردن تجاوز دشمن بجای استفاده از مینهای زمینی گسترش داده شوند.
زمانی که این حس گر یا گیرنده اتفاقی را که تحت نظر بوده (گرما، فشار، صدا، نور، زمین هایی با خواص مغناطیسی و لرزش و ارتعاش و غیره) پیدا میکند، لازم است که اتفاق به یکی از پایگاهها گزارش شود. این پایگاه بر اساس نوع کاربری شبکه عملی مناسب، مانند ارسال پیغام به اینترنت یا ماهواره و یا پردازش محلی داده، را انجام میدهد.
مشخصه ها:
مشخصههای منحصر به فرد گیرندهٔ بی سیم :
گرههای گیرنده با مقیاس کم
قدرت محدود که میتوان ذخیره یا تخلیه شود
شرایط محیطی نا مناسب
نقصهای گره
ترک گره
شبکه دینامیک توپو لوژی
نقص ارتباطات
غیر یکنواختی گره ها
گسترش با مقیاس بالا
عملکرد خودکار
گرههای گیرنده را میتوان کامپیوترهای کوچکی تصور کرد. کاملاً اساسی و در وجه مشترکشان در ساختار و اجزاء آنها معمولاً شامل واحد پردازنده و قدرت اشتباه محاسبهٔ محدود و حافظهٔ محدود هستند گیرندهها (شامل شرایط خاص مدارها) دستگاه ارتباطی (معمولاً فرستنده و گیرنده رادیویی و نوری متناوب) و منبع انرژی هم معمولاً از باتری است. پایگاهها بنیادی از یا چند اجزاء برجسته از شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) با محاسبهٔ بیشتر انرژی، منبع ارتباطاتی، آنها مثل دروازه بین گره گیرنده و کاربر نهایی عمل میکنند.
بقیه در ادامه مطلب:
یک
سیستم رایانه ای از دو بخش اصلی نرم افزار و سخت افزار تشکیل شده است.
پایه و اساس سخت افزار است و بخش فیزیکی که همیشه قابل مشاهده بوده و می
توان آن ها را با چشم دید ؛ رم ، هارددیسک ، پردازنده ، مادربورد و ...
بخش هایی هستند که در یک کیس قرار گرفته اند و یک سیستم رایانه ای را پدید
آورده اند. تست کارآیی این قطعات همیشه نکته مهمی بوده و هست ؛ کاربرانی
در انتخاب یک سیستم سخت افزاری موفق ترند که همیشه قطعات هماهنگ تری
انتخاب می کنند. کاربر باید بداند در یک لحظه اولا از چه قطعات سخت افزاری
استفاده می کند و دوما هم این که در یک لحظه Performance یا کارآیی قطعات
به چه صورت است ؛ مثلا دمای پردازنده اصلی سیستم چقدر است یا سرعت آن ،
نرخ جا به جایی اطلاعات در هارددیسک و یا میزان کیفیت کارت گرافیک. همه
این موارد با استفاده از نرم افزارهایی همچون Passmark PerformanceTest به سادگی امکانپذیر می شود.
نرم
افزاری بسیار ساده اما کارآمد که Benchmark لحظه به لحظه تمامی قطعات سخت
افزاری سیستم را نمایش می دهد. پیدا کردن بهترین شرایط و کارآیی از سیستم
سخت افزاری را می توان به این نرم افزار سپرد ، گاهی لازم کارهای ساده ای
انجام شود که به واسطه آن ها کارآیی سیستم افزایش خواهد یافت. تست دو بعدی
و سه بعدی کارت گرافیک ، تست تمامی بخش های پردازنده ، تست و آزمایش حافظه
رم ، تست مادربورد برای تمامی بخش ها ، آزمایش هارددیسک ، دیسک خوان های
نوری و تقریبا تمامی بخش های سخت افزاری اولین خصوصیتی است که در Passmark
PerformanceTest به وضوح به چشم می خورد. البته امکانات فراوانی در این
نرم افزار گنجانده شده است. محیط ظاهری بسیار جالبی هم در نرم افزار تعبیه
شده که با حرکت ماوس برروی هریک از قطعات موجود تمامی اطلاعات و کارآیی آن
نمایش داده می شود. این ابزار می تواند گزینه خوبی باشد برای کاربرانی که
به کارآیی سیستم و قطعات آن اهمیت می دهند.