الدوائر المتكاملة وأنواعها

الأجهزة الإلكترونية
أصبحت الأجهزة الإلكترونية جزءًا من الحياة الذي لا يمكن الاستغناء عنه، وتشمل هذه الأجهزة الثلاجة والتكييف والمروحة والمكيف والتلفزيون وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأدوات المطبخ وغيرها الكثير، فالجهاز الإلكتروني هو الذي يتم صناعته وفقًا لقوانين الحركة الإلكترونية والتحكم فيها باستخدام دوائر خاصة يحدد نوعها تبعًا لوظيفة الجهاز، فقد يستخدم للتضخيم والتشكيل والتذبذب وقد تستخدم لأخذ العينات والمنطق والتخزين، وقد تم تطوير الدوائر المتكاملة وأنواعها لتستخدم بشكل فعّال في هذه الأجهزة. [١]
الدوائر المتكاملة وأنواعها
الدائرة المتكاملة التي تسمى أيضًا بالرقاقة، وهي رقاقة من أشباه الموصلات الكهربائية تتكون من الآلاف أو الملايين من المقاومات الصغيرة والترانزستورات والمكثفات، يمكن أن تقوم بدور مهم كونها أحد مكونات الحاسب مثل المعالج الرقيق أو ذاكرة الكمبيوتر أو عداد مؤقت أو مضخم للصوت، تتميز هذه الدوائر بأنه يتم تضمين ملايين الدوائر الصغيرة ضمن قطعة متماسكة من السيلكون وليست مكونات فردية منفصلة[٢]، وفي ما يلي وصف الدوائر المتكاملة وأنواعها:[٣]
الدوائر التناظرية أو الخطية
وتعتبر من الأنواع البسيطة، في العادة يوصل هذا النوع بالأجهزة التي تعمل على تجميع الإشارات من البيئة وتقوم بمعالجتها وتعيد ارسالها مرة أخرى، مثلًا يعمل الميكرفون على تحويل الأصوات إلى إشارات كهربائية بجهد متغير، ومن ثم تقوم الدائرة المتناظرة بتعديل هذه الإشارات لتصبح ذات معنى، قد تعمل على تضخيمها أو ترشيحها من الأصوات غير المرغوب بها، الاستخدام المثالي لهذا النوع هو التحكم في الأجهزة استجابةً لظروف خارجية متغيرة، مثل برمجة تشغيل مكيف الهواء أو المدفأة إستجابةً لدرجة حرارة معينة يصل لها مستشعر درجة الحرارة.
الدوائر الرقمية
يعتمد عمل هذا النوع على قبول فولتية واحدة من القيم المحددة تستخدم للاستجابة للكميات الثنائية مثل تشغيل وإيقاف ومنطق الجبر المنطقي، لذلك تسمى بالدائرة الثنائية، الاستخدام المثالي لهذا النوع في تصميم الحاسوب الرقمي والأجهزة المرتبطة به لتنفيذ وظائف محددة.
دوائر المعالجات الدقيقة
عند الحديث عن الدوائر المتكاملة وأنواعها لا بد من ذكر المعالجات الدقيقة؛ إذ تعتبر النوع الأكثر تعقيدًا حيث تتالف من آلاف الدوائر الرقمية الفردية التي تقوم كل واحدة منها بتنفيذ وظيفة محددة، تحتوي هذه المعالجات عادةً على وحدة معالجة مركزية cpu، كما تحتوي أيضًا على دوائر تعرف باسم السجلات حيث تخزن فيها المعلومات، قد تكون سجلات دائمة تحتوي على الإرشادات لتنفيذ العمليات المختلفة، أو مؤقتة تخزن فيها الأرقام التي تستخدم في هذه العمليات وكذلك النتيجة.
دائرة الذاكرة
في العادة يتطلب من المعالجات الدقيقة تخزين بيانات أكثر من سعة السجلات، وهنا يتم نقل هذه المعلومات الإضافية إلى دوائر خاصة تسمى الذاكرة، تتكون من صفوف كثيفة من دوائر متوازية تستخدم حالات الجهد الخاصة بها لتخزين المعلومات، كما انها تقوم بتخزين التعليمات المؤقتة وبعض البرامج التي يحتاجها المعالج.
مزايا الدوائر المتكاملة وأنواعها
تمتاز الدوائر المتكاملة وأنواعها المختلفة بمجموعة من الميزات التي جعلتها تستخدم في العديد من التطبيقات مثل أجهزة التحكم في السيارات وأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر وجهاز الميكروويف، وتطبيق آخر مهم هو الحاسبة العلمية التي تؤدي وظائف أساسية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة وكذلك وظائف معقدة مثل الجذر التربيعي وغيرها، ومن هذه الميزات أنها:[٤]
صغيرة الحجم، وهذا يعني استهلاك أقل للطاقة.
قليلة الوزن حيث يتم تجميع العديد من المكونات في شريحة واحدة.
ذات تكلفة منخفضة وهذا بسبب التقنية التي زادت الانتاج.
سهولة استبدالها في حالة التعطل.