الدوائر الالكترونية الأكثر شيوعاً في الاستخدام

لا يخفى على الكثيرين ملاحظة هذا التطور الرهيب الحاصل في عالم الإلكترونيات ، بحيث أصبحت هذه الأجهزة الإلكترونية جزءً لا يتجزأ من حياتنا اليومية. حسنًا ، دعونا نتحدث في هذه المقالة عن اهم الدوائر الالكترونية الأكثر شيوعاً واستخداماً في أجهزة الإلكترونيات.

الدوائر الالكترونية الأكثر شيوعاً في الاستخدام

حاليًا ، تحتوي جميع الإلكترونيات الحديثة على العديد من الدوائر الالكترونية المشتركة التي يتم استخدامها على جهاز إلكتروني واحد. في معظم الحالات ، تكون المنتجات الإلكترونية عبارة عن مجموعة معقدة من الدوائر الالكترونية. أثناء قيامك بفتح طبقات أي منتج إلكتروني معقد ، سوف تتمكن من رؤية جميع الدوائر الإلكترونية والأنظمة الفرعية والوحدات النمطية الموجودة على ذلك المنتج الالكتروني. 

الدوائر الالكترونية الشائعة هي عبارة عن دوائر بسيطة يسهل تصميمها والعمل معها واختبارها. أن هذه الدوائر الذي قمنا في هذا المقال بإدراجها تُعتبر من اهم الدوائر الالكترونية والأكثر شيوعاً واستخداماً في عالم الإلكترونيات. الآن ، سنقوم باستعراض قائمة بأكثر 10 دوائر الكترونية بسيطة شائعة في الاستخدام وهم كالتالي:

مجزئ الجهد Voltage Divider

ما هو تعريف مجزئ الجهد Voltage divider؟

 

هو عبارة عن دائرة كهربائية مكونة من مجموعة من المقاومات المتصلة على التوالي ، تستطيع من خلالها القيام بتجزئة الجهد الكهربائي ، بحيث يكون الجهد الخارج (Output voltage) عبارة عن جزء من الجهد الداخل (Input voltage).  

أن مجزئ الجهد عبارة عن أحد الدوائر الأساسية في مجال الإلكترونيات ، بحيث يمكنها إنتاج جزء من جهد الدخل كمخرج. تُعد دائرة Voltage divider أحد الدوائر الالكترونية الأكثر شيوعًا في الاستخدام في عالم الإلكترونيات. 

أن أفضل مثال على مقسم الجهد هو مقاومتان متصلتان في سلسلة. يتم تطبيق جهد الدخل عبر هاتين المقاومتين ، ومن ثم يُأخذ الجهد الناتج من نقطة تقع بين تلك المقاومتين (أنظر الرسمة التي في الأعلى).

ماهي استخدامات مجزئ الجهد؟

حسنًا ، سنقوم الآن بشرح Voltage Divider واستخداماته. يتم استخدام Voltage Divider من أجل إنتاج مستويات جهد مختلفة من مصدر جهد مشترك ولكن بنفس التيار لجميع المكونات الموجودة في الدائرة الالكترونية. هُناك أيضًا الكثير من الاستخدامات لدائرة Voltage Divider وهي كالتالي:

• يُستخدم مجزئ الجهد في تطبيقات تحويل المستوى المنطقي ، وقياس المستشعر ، وقياس الجهد العالي ، وتعديل مستوى الإشارة.

• تتكون أدوات القياس مثل Multimeter و Wheatstone bridge من مجزئ الجهد.

• يتم استخدام مجزئ الجهد المقاوم عادةً لتوليد الفولتية المرجعية أو للقيام بتقليل حجم الجهد لتسهيل عملية القياس.

• يمكن لمجزئات الجهد أن تعمل كمخففات للإشارة عند التردد المنخفض. في حالة التيار المستمر DC والترددات المنخفضة جدًا ، يكون مقسم جهد المقاوم مناسبًا للغاية.

• يتم استخدام مجزئ الجهد السعوي في نقل الطاقة لقياس الجهد العالي ولتعويض سعة الحمل.

مكبر العمليات Operational amplifier

ماهو Amplifier؟

مضخم التشغيل أو ما يُعرف بـ مكبر العمليات op-amp عبارة عن دائرة متكاملة تستطيع من خلالها القيام بتضخيم الإشارات الكهربائية الضعيفة. يحتوي مضخم التشغيل على منافذ "Pins" للإدخال و ومنفذ إخراج واحد. يتمثل دورها الأساسي في تضخيم وإخراج فرق الجهد بين منافذ الإدخال.

ماهي استخدامات مكبر العمليات Op-Amps؟

لا يتم استخدام مكبر العمليات Op-Amps لوحده في الدوائر الالكترونية ، ولكن تم تصميمه من أجل أن يتم توصيله بدوائر أخرى لأداء مجموعة كبيرة ومتنوعة من العمليات. من خلال توصيل المقاومات أو المكثفات ، تستطيع القيام بتكوين دائرة قادرة على تضخيم الإشارة أو التصفية أو عمليات الدائرة الحسابية ، بإختصار:

• يستخدم مكبر العمليات Op-Amps في الدوائر مع مكبرات الصوت التشغيلية.

• كذلك ، يتم استخدام مكبر العمليات Op-Amps في تضخيم الإشارات.

• يستخدم مكبر العمليات Op-Amps في الدوائر الإلكترونية الذي تمنع Noise من إشارة الدخل.

Level Shifter

ماهو Level Shifter؟

Level shifter أو كما يطلق عليه أحيانًا اسم (مترجم المستوى الجهد) في عالم الإلكترونيات الرقمية عبارة عن دائرة يتم استخدامها من أجل القيام بترجمة الإشارات من مستوى منطقي أو مجال جهد إلى آخر. هذا بدوره يسمح بالتوافق بين الدوائر المتكاملة بمتطلبات جهد مختلفة ،  مثل TTL و CMOS. 

تقوم الأنظمة الحديثة باستخدام مبدلات المستوى من أجل القيام بسد المجالات بين المعالجات والمنطق وأجهزة الاستشعار والدوائر الأخرى. بالحديث عن السنوات الأخيرة ، كانت المستويات المنطقية الثلاثة الأكثر شيوعًا واستخدامًا هي 1.8 فولت و 3.3 فولت وكذلك 5 فولت ، بالرغم من استخدام مستويات أعلى وأدنى من هذه الفولتيات. 

ما هي استخدامات Level Shifter؟

تمتلك Level Shifter العديد من الاستخدامات ، وهذا نتيجة لكون مبدلات المستوى تستخدم لحل عدم توافق الجهد بين أجزاء مختلفة من النظام. على العموم ، يتم استخدام مبدلات المستوى "Level Shifters" على نطاق واسع للغاية ، هذه الاستخدامات هي كالتالي:

• يتم استخدامها في ربط الأجهزة القديمة.
• تُستخدم في بطاقات SD.
• بطاقات SIM. 
• بطاقات CF.
• تُستخدم في ترميز الصوت.
• تُستخدم في UART.

مكثفات التصفية Filter Capacitors

ما هو Filter Capacitor؟

Filter Capacitor عبارة عن مكثف يقوم بتصفية تردد معين أو نطاق معين من الترددات في الدائرة. بشكل عام ، يقوم المكثف بتصفية الإشارات ذات التردد المنخفض. هذه الإشارات تمتلك قيمة تردد قريبة من 0 هرتز ، ويطلق عليها أيضًا اسم إشارات التيار المستمر DC. 

لهذا السبب ، يتم استخدام Filter Capacitor من أجل القيام بتصفية الترددات الغير مرغوب فيها. أن استخدام مكثفات الترشيح يُعد شائعًا جدًا في أنواع مختلفة من المعدات الإلكترونية وكذلك الكهربائية، بحيث أنها قابلة للتطبيق في تطبيقات مختلفة.

ما هي استخدامات المكثفات الترشيح Filter Capacitor؟

يتم استخدام Filter Capacitor في العديد من التطبيقات الصناعية وكذلك الأجهزة من أجل حماية الجهاز من Noise. هُناك أيضًا العديد من تطبيقات المكثفات التصفية وهي كالتالي:

• يتم استخدامها في جميع أنواع المرشحات التي تُستخدم في معالجة الإشارات ، على سبيل المثال معادل الصوت. حيث أن Filter Capacitor يقوم باستخدام نطاقات تردد مختلفة للسماح بتضخيم نغمات التردد المنخفض والعالي والمتوسط.

• يتم استخدامه لإزالة الخلل على قضبان الطاقة DC.

• يتم استخدامه لإزالة RFI (تداخل التردد اللاسلكي) لخطوط الطاقة أو الإشارة للدخول إلى المعدات أو الخروج منها.

• يمكن توصيل هذا المكثف بعد منظم الجهد من أجل الحصول على مصدر طاقة تيار مستمر DC بشكل سلس للغاية.

• يستخدم كذلك في مرشحات الصوت و IF أو RF.

Switch (مفتاح On/Off)

ما هو المفتاح الكهربائي Switch؟

في عالم الإلكترونيات ، يُعتبر المفتاح الكهربائي Switch مكونًا أو جهازًا إلكترونيًا يمكن من خلاله القيام بتبديل دائرة كهربائية أو مقاطعة التيار أو كذلك تحويله من موصل إلى آخر.

تُعد المفاتيح الإلكترونية (Switches) أجهزة ثنائية لأنك تستطيع أن تقوم بتشغيلها أو إيقاف تشغيلها تمامًا. عند القيام بتشغيل مفتاح إلكتروني ، فإنه يُعتبر مغلقًا في دائرة ، وعندما يتم تصنيف المفتاح على أنه مفتاح إيقاف التشغيل ، يكون المفتاح مفتوحًا في الدائرة.

ماهي استخدامات المفاتيح الكهربائية Switches؟

يتم استخدام المفاتيح الكهربائية في جميع أنواع التطبيقات العامة والصناعية. هذه التطبيقات يمكننا استعراضها لكم كالتالي:

• تُستخدم المفاتيح الكهربائية في التطبيقات المنزلية مثل مفاتيح التبديل ومفاتيح الضغط على الزر. 

• إن تشغيل الأضواء وفتح أبواب الجراج وكذلك رفع وخفض نافذة السيارة كلها تتم عن طريق استخدام Switch.

• تتكون التطبيقات الصناعية للمفاتيح الإلكترونية من أنظمة أكثر تعقيدًا مثل الناقلات والأفران واللحام ومضخات المياه. 

• مع الأنظمة المعقدة ، يمكن استخدام أنواع مختلفة من المفاتيح الكهربائية من أجل إكمال المهام ، ولكن نظرًا لمزايا أو عيوب أنواع معينة من المفاتيح الكهربائية ، يجب اختيار المحول بناءً على مقاييس الكفاءة والموثوقية المتدرجة.

مرجع الجهد الكهربائي Voltage Reference

ماهو Voltage Reference؟

مرجع الجهد الكهربائي هو جهاز إلكتروني ينتج بشكل مثالي جهدًا ثابتًا (constant) بغض النظر عن الحمل الموجود على الجهاز ، وتغيرات مصدر الطاقة ، وتغيرات درجة الحرارة ، ومرور الوقت. عندما تكون القياسات الدقيقة مطلوبة ، غالبًا ما تكون هُناك حاجة إلى استخدام مرجع جهد معروف. بالحديث عن التطبيقات الأقل دقة ، يمكن حتى لمقسم الجهد المقاوم القيام بتوفير مرجع مناسب.

ماهي استخدامات Voltage Reference؟

هُناك العديد من الاستخدامات المهمة التي يتم استخدام Voltage Reference فيها ، على سبيل المثال:

• يتم استخدام Voltage Reference في إمدادات الطاقة.

• تستخدم كذلك في المحولات التناظرية إلى الرقمية والمحولات الرقمية إلى التناظرية.

• أنظمة القياس والتحكم الأخرى. 

مزود الطاقة Power supply

ماهو Power Supply؟

مزود الطاقة power supply هو عبارة عن جهاز كهربائي يقوم بتزويد الطاقة الكهربائية بحمل كهربائي. أن الوظيفة الأساسية لمصدر الطاقة تتمثل في تحويل التيار الكهربائي من مصدر إلى الجهد والتيار والتردد الصحيحين لتشغيل الحمل. 

لهذا السبب ، يتم الإشارة أحيانًا إلى مصادر الطاقة على أنها عبارة عن محولات للطاقة الكهربائية. بعض مصادر الطاقة عبارة عن معدات منفصلة قائمة بذاتها ، بينما على الجانب الآخر يتم تضمين البعض الآخر في أجهزة التحميل التي يتم تشغيلها. 

ماهي استخدامات power supply؟

يُعتبر مزود الطاقة power supply أحد المكونات الأساسية للعديد من الأجهزة الإلكترونية ، وبالتالي يمكننا القول أنها تُستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات. هذه القائمة التي سنقدمها هي عينة صغيرة من العديد من استخدامات Power supply. يمكنك التعرف أيضًا على أفضل الكتب التي تشرح PLC.

أن من أمثلة استخدامات Power supply هي مصادر الطاقة الموجودة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. هُناك أيضًا وظائف أخرى قد تؤديها مزودات الطاقة وهي تشمل الآتي:

• القيام بالحد من التيار المسحوب بواسطة الحمل إلى مستويات آمنة.

• إيقاف التيار في حالة حدوث عطل كهربائي.

• تكييف الطاقة لمنع الضوضاء (Noise) الإلكترونية أو ارتفاع الجهد على المدخلات من الوصول إلى الحمل.

• تقوم بتخزين الطاقة حتى تتمكن من الاستمرار في تشغيل الحمل في حالة الانقطاع المؤقت في مصدر الطاقة (مصدر الطاقة غير المنقطع).

دائرة تيار المصدر Current Source

ماهو Current Source؟

Current Source يُعد دائرة إلكترونية توصل أو تمتص تيارًا كهربائيًا مستقلًا عن الجهد عبره.

ماهي تطبيقات Courent Source؟

من السهل نسبيًا العمل مع الفولتية داخل الدائرة ، ولكن بالنسبة لبعض التطبيقات ، يلزم وجود تيار ثابت ، مثل مستشعر درجة الحرارة القائم على الثرمستور أو التحكم في طاقة خرج الصمام الثنائي لليزر أو LED. 

تُصنع المصادر الحالية بسهولة من ترانزستورات BJT أو MOSFET البسيطة وبعض المكونات الإضافية منخفضة التكلفة. تتطلب الإصدارات عالية الطاقة من المصادر الحالية مكونات إضافية وتتطلب تعقيدًا أكبر في التصميم للتحكم بدقة وموثوقية في التيار.

المتحكمات الدقيقة Microcontrollers

ماهو Microcontroller؟

أن المتحكم الدقيق Microcontroller عبارة عن جهاز كمبيوتر صغير على شريحة دائرة متكاملة (IC) من أكسيد معدني واحد (MOS). يحتوي Microcontroller على واحد أو أكثر من وحدات المعالجة المركزية (Processor core) بجانب كلًا من الذاكرة والأجهزة الطرفية للإدخال / الإخراج القابلة للبرمجة. 

في غالب الأوقات ، يتم تضمين ذاكرة البرنامج في شكل ذاكرة الوصول العشوائي الكهروحرارية (ferroelectric RAM) أو فلاش NOR أو ذاكرة القراءة فقط (OTP ROM) على الرقاقة ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). 

في الوقت الحالي ، يمكننا القول أن كل منتج إلكتروني حديث تقريبًا يحتوي في داخله على متحكم دقيق"Microcontroller". بالرغم من أنها ليست وحدة دائرة بسيطة ، إلا أن الميكروكونترولر يوفر منصة قابلة للبرمجة من أجل بناء العديد من المنتجات. تعرف أكثر على الميكروكونترولر واهم الفروقات بينه وبين المعالج الدقيق.

ماهي استخدامات الميكروكنترولر؟

في الوقت الحاضر ، هُناك العديد من الاستخدامات المختلفة التي يتم فيها استخدام Microcontllers ، سنقوم بتقسيم استخدامات الميكروكنترولر إلى مجموعات كالتالي: 

يُستخدم الميكروكونترولر في أجهزة الحياة اليومية ، بحيث يتم استخدامه في:

• أجهزة استشعار الضوء والتحكم فيه.

• أجهزة استشعار درجة الحرارة والتحكم فيها.

• أجهزة الكشف عن الحريق والسلامة.

يُستخدم كذلك في أجهزة التحكم الصناعية مثل:

• أجهزة القياس الصناعية.

• أجهزة التحكم في العمليات.

يُطبق الميكروكونترولر في أجهزة القياس بحيث يتم استخدامه في:

• الفولتمتر.

• قياس الأشياء الدوارة.

• أنظمة قياس يدوية.

دائرة الحماية من التفريغ الكهربائي ESD Protection

ما هو التفريغ الكهربائي (ESD)؟

أن التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أو ما يُعرف بـ التفريغ الكهربائي يُقصد به التدفق المفاجئ للكهرباء بين جسمين مشحونين كهربائياً بسبب التلامس ، أو انقطاع التيار الكهربائي ، أو الانهيار العازل. 

في بعض الأحيان ، يتم نسيان جانب من المنتجات الإلكترونية وهو تضمين التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وحماية الجهد. عند القيام باستخدام هذه الأجهزة في حياتنا اليومية ، فأنه من الممكن أن تتعرض لجهود عالية بشكل لا يصدق ، مما يتسبب في حدوث أخطاء تشغيلية وكذلك إتلاف الرقائق. 

ببساطة ، نستطيع القول أن ESD عبارة عن صواعق صغيرة تهاجم رقاقة صغيرة. 

كيف يحدث التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؟

حسنًا ، يتم حدوث التفريغ الكهروستاتيكي عندما يتم تقريب الأشياء المشحونة بشكل مختلف من بعضها أو عندما ينكسر العازل الكهربائي بينهما ، مما يؤدي في الغالب إلى ظهور شرارة مرئية.

من الممكن أن يقوم ESD بخلق شرارات كهربائية مذهلة (مثل البرق ، مع صوت الرعد المصاحب ، هو حدث ESD واسع النطاق) ، ولكن أيضًا أشكال أقل دراماتيكية قد لا تُرى أو تُسمع ، لكنها لا تزال كبيرة بما يكفي للتسبب في تلف الأجهزة الإلكترونية الحساسة. 

ماهي أضرار التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؟

يستطيع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أن يسبب العديد من الآثار الضارة ذات أهمية مطلقة في مجال الصناعة ، بما في ذلك حدوث الانفجارات في الغاز وبخار الوقود وغبار الفحم ، بالإضافة إلى فشل مكونات إلكترونيات الحالة الصلبة مثل الدوائر المتكاملة (IC).

لهذا السبب ، فإن أغلب مصنعو الإلكترونيات يقومون بعمل مناطق واقية من الكهرباء الساكنة ، وهذا عن طريق القيام باستخدام تدابير لمنع الشحن ، مثل تجنب المواد عالية الشحن والتدابير لإزالة الكهرباء الساكنة مثل تأريض العمال البشريين ، وتوفير أجهزة مضادة للكهرباء الساكنة ، والتحكم في الرطوبة.

بإمكانك القيام باستخدام محاكيات ESD لاختبار الأجهزة الإلكترونية.

ماهي تطبيقات دائرة التفريغ الكهربائي electrostatic discharge؟

هُناك العديد من الاستخدامات المهمة التي يتم فيها استخدام دائرة ESD ، هذه الاستخدامات هي كالتالي:

• تستخدم في حماية دائرة الصوت.

• تُستخدم في حماية دائرة Ethernet ، حيث أن تطبيقات Ethernet تتطلب 4 قنوات لحماية ESD لخطوط إشارة Tx / Rx في الموصل.

• حماية دائرة HDMI ، بحيث يتطلب موصل HDMI حماية من التفريغ الكهروستاتيكي لجميع خطوط البيانات الاثني عشر.

• تُستخدم كذلك في حماية لوحة المفاتيح وأزرار الضغط ، على سبيل المثال لوحات المفاتيح الموجودة في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفزيون.

• أيضًا ، يتم استخدامها في دائرة بطاقة SD و SIM ، بحيث أن بطاقات SD تحتوي على سبعة Pins تتطلب حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).

• تُستخدم في حماية معيار 4-20 مللي أمبير ، حيث أن معيار إشارة 4-20 مللي أمبير هو أحد أكثر الواجهات شيوعًا لإشارة مستشعر الإرسال في التطبيقات الصناعية.

كانت هذه هي مقالتنا عن اهم الدوائر الالكترونية الأكثر شيوعاً في الاستخدام في عالم الإلكترونيات ، هُناك أيضًا العديد من هذه الدوائر الشائعة والبسيطة ، ولكن لقد اكتفينا بهذه القائمة ، ربما سنقوم في المقالات القادمة بشرح ما تبقى منها.