Τα ηλεκτρονικά προϊόντα είναι συχνά σύνθετες μάζες κυκλωμάτων, αλλά καθώς ξεφλουδίζετε τα στρώματα οποιουδήποτε πολύπλοκου ηλεκτρονικού προϊόντος, επαναλαμβάνονται τα κοινά κυκλώματα, τα υποσυστήματα και οι ενότητες. Αυτά τα κοινά κυκλώματα είναι απλούστερα κυκλώματα τα οποία είναι πολύ πιο εύκολα σχεδιασμένα, λειτουργούν και δοκιμάζονται. Αυτό το άρθρο ασχολείται με τα κορυφαία δέκα από τα πιο κοινά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρονική.
1. Αντισταθμιστικός διαχωριστής
Ένα από τα πιο κοινά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρονικές συσκευές είναι ο ταπεινός διαχωριστής αντίστασης. Ο χωρητικός διαχωριστής είναι ένας πολύ καλός τρόπος να πέσει η τάση ενός σήματος σε ένα επιθυμητό εύρος. Οι αντιστατικές διαιρέτες προσφέρουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της ευκολίας σχεδιασμού, λίγων εξαρτημάτων και καταλαμβάνουν ελάχιστο χώρο σε ένα διοικητικό συμβούλιο. Εντούτοις, τα διαχωριστικά αντιστάσεως μπορούν να φορτώσουν σημαντικά ένα σήμα το οποίο μπορεί να μεταβάλει σημαντικά το σήμα. Σε πολλές εφαρμογές, ο αντίκτυπος αυτός είναι ελάχιστος και αποδεκτός, αλλά οι σχεδιαστές θα πρέπει να γνωρίζουν τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει ένας διαχωριστής αντίστασης σε ένα κύκλωμα.
2. OpAmps
Τα OpAmps είναι επίσης πολύ χρήσιμα για την αποθήκευση ενός σήματος κατά την ενίσχυση ή τη διαίρεση του σήματος εισόδου. Αυτό έρχεται πολύ χρήσιμο όταν ένα σήμα πρέπει να παρακολουθείται χωρίς να επηρεάζεται από το κύκλωμα που κάνει την παρακολούθηση. Επίσης, οι επιλογές ώθησης και διαιρέτη επιτρέπουν μια καλύτερη κλίμακα ανίχνευσης ή ελέγχου.
3. Αλλαγή επιπέδου
Τα ηλεκτρονικά σήμερα είναι γεμάτα μάρκες που απαιτούν διαφορετικές τάσεις για λειτουργία. Οι επεξεργαστές χαμηλής ισχύος λειτουργούν συχνά σε 3,3 ή 1,8v ενώ πολλοί αισθητήρες λειτουργούν σε 5 βολτ. Η διασύνδεση αυτών των διαφορετικών τάσεων στο ίδιο σύστημα προϋποθέτει ότι τα σήματα είτε θα πέσουν είτε θα ενισχυθούν στην απαιτούμενη τάση για κάθε μεμονωμένο τσιπ. Μια λύση είναι να χρησιμοποιήσετε το κύκλωμα μετατόπισης στάθμης βασισμένο σε FET το οποίο συζητήθηκε στο σημείωμα εφαρμογής της συσκευής Philips AN97055 ή σε ένα ειδικό τσιπ μετατόπισης. Οι τσιπ μετατοπίσεων επιπέδου είναι οι πιο εύκολες στην υλοποίηση και απαιτούν λίγα εξωτερικά στοιχεία, αλλά όλα έχουν τις ιδιορρυθμίες τους και τα θέματα συμβατότητας με διαφορετικές μεθόδους επικοινωνίας.
4. Πυκνωτές φίλτρου
Όλα τα ηλεκτρονικά είναι ευαίσθητα στον ηλεκτρονικό θόρυβο που μπορεί να προκαλέσει απροσδόκητη, χαοτική συμπεριφορά ή να σταματήσει τελείως τη λειτουργία της ηλεκτρονικής. Η προσθήκη ενός πυκνωτή φίλτρου στις εισόδους τροφοδοσίας ενός τσιπ μπορεί να βοηθήσει στην εξάλειψη του θορύβου στο σύστημα και συνιστάται σε όλα τα μικροτσίπ (δείτε το δελτίο δεδομένων τσιπ για τους καλύτερους πυκνωτές που θα χρησιμοποιήσουν). Επίσης, τα καλύμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να φιλτράρουν την είσοδο σημάτων για να μειώσουν το θόρυβο στη γραμμή σήματος.
5. Διακόπτης ενεργοποίησης / απενεργοποίησης
Ο έλεγχος της ισχύος στα συστήματα και τα υποσυστήματα είναι μια κοινή ανάγκη στην ηλεκτρονική. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης ενός τρανζίστορ ή ενός ρελέ. Τα οπτικά απομονωμένα ρελέ είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς και απλούστερους τρόπους για την υλοποίηση ενός τέτοιου διακόπτη on / off σε ένα υποκυκλώματος.
6. Παραπομπές τάσης
Όταν απαιτούνται μετρήσεις ακριβείας, απαιτείται συχνά γνωστή αναφορά τάσης. Οι αναφορές τάσης έρχονται σε μερικές γεύσεις και παράγοντες μορφής και για πολύ λιγότερο ακριβείς εφαρμογές ακόμη και ένας αντιστατικός διαιρέτης τάσης μπορεί να προσφέρει μια κατάλληλη αναφορά.
7. Προμήθειες τάσης
Κάθε κύκλωμα χρειάζεται τη σωστή τάση για λειτουργία, αλλά πολλά κυκλώματα χρειάζονται πολλαπλές τάσεις για κάθε τσιπ για να λειτουργήσει. Η υπέρβαση μιας υψηλότερης τάσης σε χαμηλότερη τάση είναι μια σχετικά απλή υπόθεση που χρησιμοποιεί μια τάση αναφοράς για εφαρμογές πολύ χαμηλής ισχύος ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ρυθμιστές τάσης ή μετατροπείς dc-dc για πιο απαιτητικές εφαρμογές. Όταν απαιτούνται υψηλότερες τάσεις από μια πηγή χαμηλής τάσης, ένας μετατροπέας step-up dc-dc μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παράγει πολλές κοινές τάσεις, καθώς και ρυθμιζόμενα ή προγραμματιζόμενα επίπεδα τάσης.
8. Πηγή ρεύματος
Οι τάσεις είναι σχετικά απλές να λειτουργούν με ένα κύκλωμα, αλλά για ορισμένες εφαρμογές απαιτείται σταθερό σταθερό ρεύμα όπως για έναν αισθητήρα θερμοκρασίας που βασίζεται σε θερμίστορ ή για τον έλεγχο της ισχύος εξόδου μιας δίοδος λέιζερ ή LED. Οι πηγές ρεύματος είναι εύκολα κατασκευασμένες από απλά τρανζίστορ BJT ή MOSFET και μερικά πρόσθετα εξαρτήματα χαμηλού κόστους. Οι εκδόσεις υψηλής ισχύος των πηγών ρεύματος απαιτούν πρόσθετα εξαρτήματα και απαιτούν μια μεγαλύτερη πολυπλοκότητα σχεδιασμού για τον ακριβή και αξιόπιστο έλεγχο του ρεύματος.
9. Μικροελεγκτής
Σχεδόν κάθε ηλεκτρονικό προϊόν που κατασκευάζεται σήμερα έχει έναν μικροελεγκτή στην καρδιά του. Αν και δεν είναι μια απλή μονάδα κυκλώματος, οι μικροελεγκτές παρέχουν μια προγραμματιζόμενη πλατφόρμα για την κατασκευή οποιουδήποτε αριθμού προϊόντων. Οι μικροελεγκτές χαμηλής ισχύος (τυπικά 8-bit) τρέχουν πολλά αντικείμενα από το φούρνο μικροκυμάτων σας στην ηλεκτρική βούρτσα δοντιών. Οι ικρότεροι ικροελεγκτές χρησιοποιούνται για την εξισορρόπηση της απόδοσης του κινητήρα του αυτοκινήτου σας ε τη διαχείριση του λόγου καυσί ου προς αέρα στο θάλαο καύσης, ενώ ταυτόχρονα χειρίζονται και άλλες εργασίες.
10. Προστασία ESD
Μια συχνά ξεχασμένη πτυχή ενός ηλεκτρονικού προϊόντος είναι η συμπερίληψη της προστασίας ESD και της τάσης. Όταν οι συσκευές χρησιμοποιούνται στον πραγματικό κόσμο, μπορούν να υποβληθούν σε απίστευτα υψηλές τάσεις, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν λειτουργικά σφάλματα και ακόμη και να προκαλέσουν βλάβη στις μάρκες (σκεφτείτε το ESD ως μινιατούρες αστραπές που επιτίθενται σε μικροτσίπ). Ενώ είναι διαθέσιμα τα μικροτσίπ ESD και τα μεταβατικά μικροτσίπ τάσης, βασική προστασία μπορεί να παρέχεται από απλές διόδους zener τοποθετημένες σε κρίσιμες διασταυρώσεις στα ηλεκτρονικά, συνήθως σε κρίσιμες διαδρομές σήματος και όπου τα σήματα εισέρχονται ή εξέρχονται από ένα κύκλωμα προς τον έξω κόσμο.