معلومات وتطبيقات عن الدوائر المتكاملة Ic
الدوائر المتكاملة وأنواعها واستخداماتها Integrated Circuit Ic
ملاحظة / يوجد في نهاية الموضوع روابط تحميل كتاب عن الدوائر المتكاملة ، وتطبيق كل الدوائر للاندرويد
الدارة المتكاملة أو الدوائر الإلكترونية المتكاملة وتكتب اللغة الإنجليزية Integrated Circuit ويتم اختصارها بالحرفين (IC) أو الشريحة الإلكترونية (Chip).
* تعريف الدوائر المتكاملة Ic : هي عبارة عن دائرة الكترونية مصغرة تحتوي على العديد من الترانزيستورات والمقاومات والمكثافات التي تقوم بوظائف معينة . هي من ضمن مايعرف بتقنية ميكروية والتي هي بدورها جزء من الهندسة الإلكترونية، أحدث ثورة في عالم الإلكترونيات.
* إن الشريحة رقيقة من مادة السيلكون تبلغ مساحتها عدة ملليمترات ويطلق عليها ((شريحة السيلكون)) أو رقاقة السيلكون وتحتوي شريحة السيلكون على الآلاف من المكونات الإلكترونية الدقيقة جدا، مثل الترانزستورات والمقاومات والمكثفات التي تربط معا لتكون دوائر إلكترونية متكاملة،والتي تتصل ببعضها البعض بدون استخدام الأسلاك .
* تم إنتاجها لأول مرة بالولايات المتحدة في عام 1958. والشرائح الإلكترونية التي تستخدم في الوقت الحاضر، تحتوي على عشرات الألوف من المكونات المختلفة، التي تحشر في مساحة تبلغ حوالي 30 - 40 ملليمتر مربع، ويمكنها أن تخزن 64,000 وحدة من المعلومات (بيت bit) ويمكن للشرائح الحديثة المتطورة أن تقوم بمعظم العمليات التي تؤديها الحاسبة الإلكترونية ويطلق عليها (الميكروبروسيسور (المعالج الصغير) microprocessor). وإذا تم تجهيز الآلات بالميكروبروسيسور أمكن تحويلها إلى روبوت. ويمكن حاليا إنتاج المئات من هذه الرقائق دفعة واحدة، وذلك باستخدام وسائل تقنية حديثة مختلفة تشتمل على عدة عمليات دقيقة متتابعة، مثل عمليات التصوير باستخدام قوالب معينة، والحفر، وترسيب مواد كيميائية تعمل كشوائب (مثل ذرات الفسفور) داخل الشبكة البلورية لعنصر السيليكون، وذلك لتصبح الشريحة السيليكونية الواحدة في النهاية تعمل عمل أشباه الموصلات semiconductors والتي تبنى منها الترانزستورات. وفي ختام عملية إنتاج الشرائح الإلكترونية، يتم وضع طبقة من مادة الألمنيوم يتكون منها أحجبة ثم تحفر لتكوين الروابط بالدوائر الخارجية.
استخدامات الدوائر المتكاملة
تستخدم الدوائر المتكاملة في العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل الراديو والمسجل التلفزيون والكمبيوتر والهاتف سواءً الثابت أو الجوال ولها العديد من الإستخدامات المختلفة الأخرى ، وهي تستخدم إما بغرض تخزين المعلومات كما هو الحال في الذواكر والفلاش ميموري ، والرامات أو تستخدم كدوائر منقية للقيام بأوامر معينة في الأجهزة .
أنواع الدوائر المتكاملة
هنالك العديد من التصنيفات للدارات المتكاملة ، سواء عن طريق الوظيفة، أو الشركة، أو السرعة، أو نوع المنطق التي تستخدمه، لكن التصنيف الأهم لها هو حسب عدد العناصر (البوابات) التي تحتويها.
1. الدارات المتكاملة ذات العدد الصغير من البوابات: وتحوي هذه الدارات أقل من 10 بوابات وتدعى هذه الدارات بـ SSI، " Small scale integration ".
2. الدارات المتكاملة ذات العدد المتوسط من البوابات: وتحوي هذه الدارات من 10 إلى أقل من 100 بوابة ويرمز لها بـ MSI، " Medium scale integration".
3. الدارات المتكاملة ذات العدد الكبير من البوابات: يرمز لها بـ LSI اختصاراً لـ Large scale integration، تحوي من 100 إلى 10000 بوابة.
4. الدارات ذات العدد الكبير جداً من البوابات: وهي تحوي على ما يزيد عن 10000 بوابة، نرمز لها بـ VLSI، " Very Large scale integration ".
وقد ظهر حديثاً الدارات ذات العدد فوق الكبير جداً: " Ultra Large scale integration ". بالإضافة إلى wafer scale integration، و System-on-Chip (SOC).
وهنالك تصنيف آخر يقسم الدارات المتكاملة حسب نوع فرق الجهد الذي تقبله في مدخلها، إذ تقسم إلى:
1. الدارات الخطية، Linear Circuits:
وهي الدارات التي تقبل في مدخلها فرق جهد متغيرة بشكل مستمر.
2. الدارات الرقمية، Digital Circuits:
هي الدارات التي تقبل في مدخلها فرق جهد محدد 0 فولت أو 5 فولت مثلاً، أي الرقمين المنطقيين 0 و 1. وتعطي هذه الدارة في مخرجها قيماً محددة أيضاً. 0 أو 5 فولت أو القريب منها.
البوابات المنطقية (Logic Gates)، المؤقتات (Timers)، مسجلات الإزاحة (Shift Registers)… الخ.
البوابات المنطقية (وهي أحد مكونات بناء الكثير من الدوائر المتكاملة ذاتها) يمكن أن تأتي على شكل حزم دوائر متكاملة مستقلة خاصة بها. حيث يمكن أن تحتوي الدوائر المتكاملة الخاصة بالبوابات المنطقية على مجموعة من البوابات في حزمة واحدة، مثل بوابة AND رباعية الدخل التالية:
يمكن أن يتم توصيل البوابات المنطقية بداخل الدوائر المتكاملة لإنشاء المؤقتات والعدادات (counters) والمساكات (latches) ومسجلات الإزاحة والعديد من الدوائر المنطقية الأخرى. معظم هذه الدوائر البسيطة تأتي على شكل حزم DIP أو SOIC أو SSOP.
المتحكمات الدقيقة (microcontrollers)، المعالجات الدقيقة (microprocessors)، مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs)… الخ
المتحكمات الدقيقة والمعالجات الدقيقة ومصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة جميعها تحتوي على ملايين أو مليارات الترانزستورات في رقاقة إلكترونية دقيقة بداخل الدوائر المدمجة. هذه المكونات لها مدى كبير من الوظائف والتعقيد والأحجام؛ تتدرج في مواصفاتها من المتحكم الدقيق بسعة 8 بت مثل ATmega328 الموجود في بطاقات أردوينو، إلى المعالجات الدقيقة متعددة الأنوية 64 بت المعقدة التي تستخدم في أجهزة الحاسب الآلي.
هذه المكونات عادة ما تكون هي أكبر دائرة متكاملة في الدائرة الإلكترونية. المتحكمات الدقيقة البسيطة تأتي في حزم DIP أو QFN أو QFP، ويتراوح عدد السنون في الحزمة بين 8 و 100. وكلما زاد تعقيد هذه المكونات زاد تعقيد الحزم أيضاً. مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة والمعالجات الدقيقة المعقدة يمكن أن تحتوي على ما يزيد عن ألف سن وتأتي على شكل حزم متطورة فقط مثل QFN أو LGA أو BGA.
المستشعرات (sensors)
المستشعرات الرقمية الحديثة مثل مستشعرات الحرارة ومقاييس التسارع والجيرسكوب غالبها تأتي على شكل حزم دوائر متكاملة.
هذه الدوائر المتكاملة عادة ما تكون أصغر من المتحكمات الدقيقة أو الدوائر المتكاملة الأخرى المثبتة على ألواح الدوائر المطبوعة، ويتراوح عد السنون بها من 3 إلى 20 سن. أصبح من النادر أن نرى مستشعر على شكل حزمة DIP، والغالبية العظمى حالياً حزم QFP أو QFN أو حتى BGA.
تطبيقات الدوائر المتكاملة وأنواعها واستخداماتها Ic تقرير شرح معلومات عن الدوائر المتكاملة ، بحث عن الدوائر المتكاملة Ic ، Integrated Circuit الدائر المتكاملة 555 ، برنامج محاكاة الدوائر الإلكترونية كاملا
نقدم أحد الكتب التي تحتوي على شرح واستخدام وأنواع وتطبيقات على الدوائر المتكاملة