غالبًا ما تكون المنتجات الإلكترونية هي الكتل المعقدة للدوائر ، ولكن عندما تقشر طبقات أي منتج إلكتروني معقد ، يتم العثور على الدارات العامة والأنظمة الفرعية والوحدات بشكل متكرر. هذه الدوائر المشتركة عبارة عن دارات أبسط يسهل تصميمها والعمل معها واختبارها. يناقش هذا المقال العشرة الأوائل من الدوائر الأكثر شيوعا المستخدمة في مجال الإلكترونيات.
1. مقسم مقاوم
واحدة من الدوائر الأكثر شيوعا المستخدمة في مجال الإلكترونيات هو مقسم مقاوم متواضع. يعتبر المقسم المقاوم طريقة رائعة لإسقاط جهد الإشارة إلى المدى المطلوب. فواصل مقاوم توفر فوائد منخفضة التكلفة ، وسهولة التصميم ، وعدد قليل من المكونات وأنها تأخذ مساحة صغيرة على متن الطائرة. ومع ذلك ، يمكن للفواصل المقاومة تحميلها بشكل ملحوظ أسفل الإشارة التي يمكن أن تغير الإشارة بشكل ملحوظ. في العديد من التطبيقات ، يكون هذا التأثير ضئيلاً ومقبولًا ، ولكن يجب على المصممين أن يكونوا على دراية بالأثر الذي يمكن أن يحدثه الحاجز المقاوم في الدائرة.
2. OpAmps
كما تعد OpAmps مفيدة جدًا في تخزين إشارة أثناء تعزيز إشارة الدخل أو تقسيمها. يأتي ذلك في غاية السهولة عندما تحتاج الإشارة إلى المراقبة دون أن تتأثر بالدارة التي تقوم بالرصد. كما تتيح خيارات التعزيز والفاصل نطاقًا أفضل من الاستشعار أو التحكم.
3. المستوى شيفتر
تمتلئ الإلكترونيات اليوم بالرقائق التي تتطلب جهدًا كهربائيًا مختلفًا للعمل. تعمل المعالجات منخفضة الطاقة غالبًا على 3.3 أو 1.8 فولت بينما تعمل العديد من أجهزة الاستشعار على 5 فولت. تتطلب عملية الربط بين هذه الفولتية المختلفة على نفس النظام أن يتم إسقاط الإشارات أو رفعها إلى مستوى الجهد المطلوب لكل رقاقة مفردة. أحد الحلول هو استخدام دائرة التحويل على مستوى FET التي تمت مناقشتها في تطبيق Philips AN97055 App Note أو رقاقة تحويل مستوى مخصص. تعتبر رقائق تحويل المستوى هي الأسهل في التنفيذ ، وتتطلب القليل من المكونات الخارجية ، ولكن جميعها تحتوي على مراوغاتها ومشاكل التوافق مع طرق الاتصال المختلفة.
4. تصفية المكثفات
جميع الإلكترونيات معرضة للضوضاء الإلكترونية التي قد تسبب سلوكًا غير متوقع أو فوضويًا أو توقف تمامًا تشغيل الإلكترونيات. إن إضافة مكثف مرشح إلى مدخلات الطاقة الخاصة بشريحة يمكن أن يساعد في القضاء على الضوضاء في النظام ، ويوصى به على كافة الرقاقات الدقيقة (انظر ورقة بيانات الرقائق للحصول على أفضل مكثفات لاستخدامها). يمكن استخدام الأغطية أيضًا لتصفية مدخل الإشارات لتقليل الضوضاء على خط الإشارة.
5. على / قبالة التحول
إن التحكم في القدرة على الأنظمة والأنظمة الفرعية هو حاجة شائعة في الإلكترونيات. هناك عدة طرق لتحقيق هذا التأثير بما في ذلك استخدام الترانزستور أو التتابع. تعتبر المرحلات المعزولة بصريا واحدة من أكثر الطرق فعالية وأبسطًا لتنفيذ مثل هذا التبديل / إيقاف التشغيل إلى دائرة فرعية.
6. المراجع الجهد
عندما تكون قياسات الدقة مطلوبة ، غالبًا ما تكون هناك حاجة لمرجع الجهد المعروف. تأتي المراجع الجهدية في عدد قليل من النكهات وعوامل الشكل وللتطبيقات الأقل دقة حتى يمكن لمقسم الجهد المقاوم توفير مرجع مناسب.
7. إمدادات الجهد
تحتاج كل دارة إلى الجهد الصحيح للتشغيل ، لكن العديد من الدوائر تحتاج إلى جهد متعدد لكل رقاقة تعمل. إن الانحناء إلى فولطية أعلى إلى فولطية أقل هو أمر بسيط نسبياً باستخدام مرجع جهد لتطبيقات طاقة منخفضة جداً ، أو يمكن استخدام منظمات الفولتية أو محولات dc-dc لتطبيقات أكثر تطلباً. عندما تكون هناك حاجة لجهود أعلى من مصدر الجهد المنخفض ، يمكن استخدام محول الخطوة DC-dc لتوليد العديد من الفولتية المشتركة وكذلك مستويات الجهد القابلة للتعديل أو القابلة للبرمجة.
8. المصدر الحالي
تعد الفولتية بسيطة نسبياً للعمل ضمن دائرة ، ولكن بالنسبة لبعض التطبيقات ، يلزم وجود تيار ثابت ثابت ، مثل مستشعر درجة الحرارة القائم على الثرمستور ، أو التحكم في طاقة خرج الصمام الثنائي الليزري أو LED. تصنع المصادر الحالية بسهولة من ترانزستورات BJT البسيطة أو MOSFET ، وبعض المكونات الإضافية قليلة التكلفة. تتطلب الإصدارات عالية الطاقة من المصادر الحالية مكونات إضافية وتتطلب تعقيدًا أكبر للتصميم للتحكم بدقة وبشكل موثوق في التيار.
9. متحكم دقيق
يحتوي كل منتج إلكتروني تقريباً اليوم على متحكم دقيق في قلبه. على الرغم من أنها ليست وحدة دارة بسيطة ، توفر وحدات التحكم الدقيقة منصة قابلة للبرمجة لبناء أي عدد من المنتجات. تشغيل وحدات التحكم الدقيقة منخفضة الطاقة (عادةً 8 بت) العديد من العناصر من الميكروويف الخاص بك إلى فرشاة الأسنان الكهربائية. يتم استخدام ميكروكنترولر أكثر قدرة على تحقيق التوازن بين أداء محرك سيارتك عن طريق إدارة نسبة الوقود إلى الهواء في غرفة الاحتراق أثناء التعامل مع عدد من المهام الأخرى في وقت واحد.
10. حماية البيئة والتنمية المستدامة
يتمثل أحد الجوانب التي غالبا ما يتم نسيانها في المنتجات الإلكترونية في تضمين حماية من نوع ESD والحماية من الجهد الكهربي. عندما يتم استخدام الأجهزة في العالم الحقيقي ، يمكن إخضاعها لجهود فولطية عالية بشكل لا يصدق والتي يمكن أن تتسبب في أخطاء تشغيلية ، بل قد تتلف الرقائق (فكّر في ESD على شكل مسامير صاعقة مصغرة تهاجم الرقاقة الدقيقة). في حين أن ESD و microchips حماية الجهد عابرة متوفرة ، يمكن توفير الحماية الأساسية عن طريق صمامات زينر بسيطة موضوعة في التقاطعات الحرجة في الإلكترونيات ، عادة في تشغيل الإشارات الحرجة وحيث تدخل الإشارات أو تخرج من الدائرة إلى العالم الخارجي.