أنواع الدارات الكهربائية Electrical Circuits Types

شرح أنواع الدارات الكهربائية

ما هي أنواع الدارات الكهربائية؟

هنالك نوعان رئيسيان للدارات الكهربائية، النوع الأول يسمى الدارات الكهربائية التماثلية Analog Circuits والآخر يسمى الدارات الكهربائية الرقمية Digital Circuits.

ما المقصود بالدارات التماثلية؟

إن كل الأحداث التي تدور من حولنا في الطبيعة وحياتنا اليومية تحدث بشكل تماثلي. أي أنه بالإمكان قياس تلك المقادير بسلم من القيم التي تتراوح من العالي الى المنخفض، تنازليا أو تصاعديا ضمن خط الأعداد أو الأرقام أو الدرجات.
فالوقت والمسافة والضغط والصوت ودرجات الحرارة من الأمثلة على القيم التماثلية. فعلى سبيل المثال: إن درجة الحرارة عندما تقوم بالارتفاع من درجة 20 الى درجة 25 ما بين الساعة العاشرة صباحا والثانية عشر ظهرا، فإنها لا تنتقل لحظيا الى تلك الدرجة، بل تمر بجميع القيم الواقعة بينها كما في المنحنى التالي:

أما إذا قمنا بتمثيل درجات الحرارة ليوم كامل أي ل 24 ساعة فسنحصل على شكل موجة كما في الشكل التالي:

تطبيقات على الدارات التماثلية وأمثلة عليها

نظام مكبر الصوت Amplifier

يعتبر نظام مكبر الصوت Amplifier هو أحد التطبيقات التماثلية، حيث يقوم الميكروفون Microphone بالتقاط موجات الصوت التماثلية وتحويلها الى إشارة كهربائية، ومن هنا يأتي دور مكبر الصوت الذي يقوم بتضخيم الإشارات التي تستقبلها السماعة، فتحولها الى موجات صوتية ذات مستوى صوت أكبر من الموجات الصوتية الأصلية والتي تم التقاطها عبر الميكروفون.

(صوت المتحدث ----<< مكبر الصوت -----<< صوت عال)

ما هي عيوب الدارات التماثلية؟

من مميزات الدوائر الالكترونية التماثلية أنها ثابتة التصميم، حيث أن إعادة تعديل أو أي تغيير في التصميم سواء كان بسيطا أم غير معقدا يعني الكثير من اللحام والتفكيك وإعادة النظر في المخططات الالكترونية أضافة الى أنها أدت الى اقتصار وظيفة التعديل والتغيير في المنتج الالكتروني التماثلي على مجموعة من المهندسين المختصين في ذلك المنتج.

ما المقصود بالدارات الرقمية؟

كثيرا ما نتعرض الى موقف يتطلب وصفه بكلمة أو بوصف مضاد لتلك الكلمة (أي اختيار من أصل اثنين). فمثلا لو قال لك أحد العبارة "لون الشمس أسود" فالإجابة ستكون حتما "خطأ"، ولو رأيت العبارة 4+4=8 ستقول العبارة "صحيحة". وهذا هو المغزى من الدارات الرقمية والتي تمثل إما بالعدد 1 أو العدد 0 حيث أن العدد 1 يعني وجود تيار كهربائي ، أما العدد 0 فيعني عدم وجود تيار كهربائي. ويتم تمثيل تلك القيم بالموجة الرقمية (الموجة المربعة) كما في الشكل التالي:

ومن هنا نلاحظ أن هنالك فقط قيمتين لوصف الحالة في الوضع الرقمي.

تطبيقات على الدارات الرقمية وأمثلة عليها

هنالك العديد من تطبيقات الدارات الرقمية، فالعلم ومواكبة التطور تتجه نحو التطبيقات الرقمية وذلك لسهولة استخدامها وبساطة داراتها وسهولة التعديل عليها. فالحواسيب والأقمار الصناعية والأجهزة اللوحية الذكية والعديد من التطبيقات الأخرى هي أمثلة مباشرة تجسد التطبيقات الدارات الرقمية. تعتبر دارة المؤقت المتكاملة 555 Timer من أبسط التطبيقات على الدارات الرقمية. ويمكن تعريف المؤقت 555 على أنه دارة متكاملة بسيطة، يمكن للشخص المعني أن يستخدمها بطرق عديدة ومختلفة للتحكم في الدارات الالكترونية، وتشمل تلك الدارة المتكاملة على ثمانية أطراف، يتم التعرف عليها بواسطة دليل المستخدم.

ما الفرق بين الالكترونيات التماثلية والالكترونيات الرقمية؟

يمكن تعريف الالكترونيات التماثلية على أنها جميع الدارات والأنظمة الالكترونية التي تأخذ مجموعة من القيم المتصلة للجهد الكهربائي (أي أكثر من قيمتين)، والتي بدورها تتغير بشكل تدريجي ومتسلسل من القيمة التي تقف عليها مرورا بجميع القيم المؤدية الى القيمة الأخرى (أي لا تنتقل من قيمة الى أخرى مباشرة).

أما الالكترونيات الرقمية فيمكن تعريفها على أنها جميع الدارات والأنظمة الالكترونية التي قيمتين فقط للجهد الكهربائي. وتلك القيمتين تكونان منفصلتين ويعبر عنها بالرقمين 0 أو 1. حيث يعبر الرقم 0 عن عدم وجود جهد كهربائي. أما الرقم 1 فيعبر عن وجود جهد كهربائي.

تطبيقات على الدارات الرقمية والتماثلية معا

من أهم الأمثلة على الأنظمة التماثلية والرقمية هي شبكة الهاتف وجهاز المودم Modem. بما أن شبكة الاتصال الهاتفي عي الأكثر انتشارا في العالم، ذلك الشيء حث العلماء على التفكير باستغلال تلك الشبكة في ربط الحواسيب حول العالم. لكن بقي أمام العلماء عقبة صغيرة وهي أن الحواسيب تعمل على الأنظمة الرقمية وليس الأنظمة التماثلية، لذلك قاموا بإيجاد وسيلة تسمح بتضمين الإشارات الرقمية لتنتقل عبر شبكة الهاتف التماثلية عن طريق جهاز المودم والذي يرمز الى Modulator Demodulator. ومن هنا أصبح بإمكان الحواسيب تبادل المعلومات عبر شبكة الاتصال الهاتفي وتكوين ما يعرف بالإنترنت. والشكل التالي يوضح مبدأ عمل المودم في شبكات الاتصال:

الكترونيات للجميع