أنواع مختلفة من الدوائر المتكاملة
2013 تبسيط علم الإلكترونيات
ستان جيبيليسكو
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
– منظِّم الفولطية
منظِّم الفولطية هو دارةٌ متكاملةٌ خطّيّةٌ تتحكَّم بفولطية الخرج من وحدةِ تغذيةٍ ما (أو تسيطر عليه). تحتاج معظمُ التجهيزات الإلكترونية الدقيقة فولطيات تشغيلٍ يجب أن تبقى ضمن مجالٍ ضيّقٍ.
وعندما نحتاج في أيّ وقتٍ من الأوقات إلى تقييمٍ للتيّار أو الفولطية في منظومةٍ إلكترونيةٍ فعليةٍ، فإنّنا نستطيع أن نجد داراتٍ متكاملةً لمنظِّم فولطية مع جميع تلك الحالات تقريباً.
لدى الدارات المتكاملة لمنظِّم الفولطية ثلاثةُ مطرافاتٍ. ويمكن أن يخطئ المراقبون العرضيون في بعض الأحيان فيظنّون الداراتِ المتكاملةَ لمنظِّم الفولطية ترانزستوراتٍ كبيرةً.
– المؤقِّت
الدارة المتكاملة لمؤقِّت هي شكلٌ من أشكال الهزّازات تولِّد خرجاً متأخراً، مع إمكانية تغيير التأخُّر بحيث يناسب احتياجات جهازٍ معيَّنٍ. يتولَّد التأخير بواسطة حساب عدد نبضات الهزّاز. ويمكن تعديل مدة ذلك التأخير باستعمال مكثِّفاتٍ ومقياساتٍ للفولطية خارجيةٍ.
– المضمِّم ومفكِّك الضمّ
المضمِّم (Multiplexer) هو دارةٌ متكاملةٌ خطّيّةٌ تجمع عدّةَ إشاراتٍ مختلفةٍ في قناةِ اتّصالاتٍ واحدةٍ. أمّا مفكِّك الضمّ فيفصل الإشارات المنفردة من قناةٍ تحتوي على إشاراتٍ متعدّدةٍ. ويستطيع المضمّم/ مفكِّك الضمّ أن ينجزَ أيَّاً من الوظيفتَين السابقتَين أو كلتيهما بنفس الوقت.
– المقارِن
لدى الدارة المتكاملة للمقارِن دخلان. يقوم الجهاز فعلياً وبشكلٍ دقيقٍ بمقارنة الفولطيات عند الدخلَين اللذَين نسميهما أ وب. إذا كانت فولطية الدخل عند أ تتجاوز بشكلٍ كبير فولطية الدخل عند ب، فإنّ المقارِنَ ينتج خرجَ تيّارٍ مستمرٍ يعادل +5 فولط تقريباً، وهو ما يمثِّل حالة المنطق 1 أو الحالة الثنائية العالية.
أمّا إذا كانت فولطية الدخل عند أ تساوي أو أقلّ من فولطية الدخل عند ب، فإنّ المقارِنَ ينتج حوالي +2 فولط من التيّار المستمر عند الخرج، وهو ما يمثِّل حالة المنطق 0 أو الحالة الثنائية المنخفضة.
تُستخدَم المُقارِنات كي تثير – أو تطلِق – أجهزةً أخرى، مثل المرحلات ودارات الابتدال الإلكتروني. تستطيع بعض المُقارِنات أن تقوم بالابتدال بين الحالتَين العالية والمنخفضة بسرعةٍ كبيرةٍ؛ بينما تعمل مُقارِناتٌ أخرى ببطءٍ، ولدى بعض المُقارِنات ممانعةُ دخلٍ منخفضةٌ؛ بينما لدى أخرياتٍ ممانعةٌ مرتفعةٌ.
والبعضُ منها مُعَدٌّ للاستعمال مع التردّدات المنخفضة أو الصوتية؛ بينما بعضُها الآخر تمَّ صنعُه من أجل تطبيقات التردّدات العالية أو الفيديو.
– الذاكرة عشوائية النفاذ (رام RAM)
رقاقةُ الذاكرة عشوائية النفاذ (رام) هي دارةٌ متكاملةٌ رقميةٌ تخزّن المعطياتِ الثنائيةَ في مصفوفات. يمكن أن تُعَنوَن المعطياتُ هنا من أيِّ مكانٍ من المصفوفة. كما يمكن في الرام أن تتغيّر المعطياتُ وأن يُعاد تخزينُها بسهولةٍ.
في معظم رقاقات الرام، تختفي المعطياتُ فوراً عند انقطاع الطاقة، ما لم تُتَّخذ بعض الاستعدادات المسبقة من أجل الدعم الاحتياطي للذاكرة. وأيُّ وسطٍ للذاكرة يختفي محتواه عندما نزيل الطاقة يشكِّل ما ندعوها ذاكرةً متلاشيةً. أمّا إذا بقيت المعطياتُ سليمةً حتى لو أزلنا الطاقةَ لفترةٍ ممتدّةٍ من الزمن، فعندها يكون لدينا ذاكرةٌ لا متلاشيةٌ.
– ذاكرة القراءة فقط (روم ROM)
يمكن النفاذ إلى ذاكرة القراءة فقط (روم) بشكلٍ إجمالي أو بشكلٍ جزئي، ولكنْ لا يمكن الكتابة عليها في سياق التشغيل العادي. فرقاقةُ الروم المعيارية -وهي تشكِّل جهازاً رقمياً- تتمُّ برمجتُها في المصنع. وهذه البرمجة الدائمة تُعرَف باسم برمجيّاتٍ راسخةٍ. هناك أيضاً ذاكراتُ قراءةٍ فقط (رومات) يمكنك أن تقوم ببرمجتها وإعادة برمجتها بنفسك.
– ذاكرةُ الروم القابلة للبرمجة وللمحي (إيبروم EPROM)
هي رقاقةُ روم رقميةٌ يستطيع المهندسون والتقنيون أن يعيدوا برمجتَها عن طريق تعريض السطح نصف الناقل إلى إشعاعٍ فوق بنفسجي.
وهنا يجب أن تُنزَعَ الدارةُ المتكاملةُ فيزيائياً من بطاقة دارتها، وأن تُعرَّضَ للإشعاع فوق البنفسجي لمدّة عدّة دقائق، وأن تُعاد برمجتُها باتّباع إجراءات خاصّةٍ، ومن ثم توضَع من جديد في البطاقة.
هناك ذاكراتُ روم قابلةٌ للبرمجة وللمحي (إيبرومات) يستطيع المهندسون والتقنيون أن يمحيها بواسطة حزمٍ كهربائيةٍ، بدون الحاجة إلى أجهزةٍ مولِّدةٍ للإشعاع فوق البنفسجي.
مثلُ هذه الدارات المتكاملة تُدعى ذاكرةَ روم قابلةً للبرمجة وللمحي كهربائيّاً أو (EEPROM). وهذا النوع من الدارات المتكاملة يمكن أن يبقى في مكانه على لوح الدارة أثناء إجراء إعادة البرمجة.
فكرة مفيدة: بعض رقاقات ذاكرة الروم القابلة للبرمجة وللمحي يمكن أن تعاني من زوال المعطيات أو فسادها إذا تعرَّضت إلى الأشعة السينية. هذه الحقيقة يمكن أن تفسِّرَ لنا سببَ ادّعاءِ بعض الأشخاص حدوثَ خللٍ في عمل حواسيبهم المحمولة وغيرها من الأجهزة الرقمية بعد أن يتمَّ تمريرُها من خلال الماسحات الأمنية في المطارات.
مسألة 6-7:
ما الذي سيحدث إذا فُتِح مكون مقاومة التغذية الراجعة في دارة الشكل 6-18 الواردة سابقاً؟
الحلّ:
في هذه الحالة، سوف تهبط التغذية الراجعة السلبية إلى الصفر، وسوف يشتغل المضخِّم التشغيلي بأقصى حدٍّ ممكنٍ من الكسب.
مسألة 6-8:
ما الذي سيحدث إذا قمنا باستبدال مكون مقاومة التغذية الراجعة في دارة الشكل 6-18، ووضعنا مكانه اتّصالاً مباشراً؟
الحلّ:
إذا وصلنا الدخل القالبَ بشكلٍ مباشرٍ مع الخرج، فسوف نجعل التغذيةَ الراجعةَ السلبيةَ بقيمتها العظمى، ممّا يسبِّب انخفاضاً دراماتيكياً في اكتساب الجهاز وفي سعة إشارة الخرج. وفي أقصى الحالات، يمكن لهذا الفعل أن يجعلَ إشارةَ الخرج تختفي كلّيّاً.
