I 10 circuiti più comuni

I prodotti elettronici sono spesso masse complesse di circuiti. Quando si eliminano gli strati di qualsiasi prodotto elettronico complesso, diventano visibili circuiti, sottosistemi e moduli comuni. I circuiti comuni sono circuiti semplici facili da progettare, utilizzare e testare. I circuiti qui elencati sono circuiti comuni usati frequentemente in elettronica.

Divisore resistivo

Uno dei circuiti più comuni utilizzati in elettronica è l'umile divisore resistivo. Il divisore resistivo è un ottimo modo per abbassare la tensione di un segnale nell'intervallo desiderato. I divisori resistivi offrono i vantaggi di basso costo, facilità di progettazione e pochi componenti e occupano poco spazio su una scheda. Tuttavia, i divisori resistivi possono caricare in modo significativo un segnale, il che cambia in modo significativo il segnale. In molte applicazioni, questo impatto è minimo e accettabile, ma i progettisti devono essere consapevoli dell'effetto che un divisore resistivo può avere su un circuito.

OpAmp

Gli amplificatori operazionali sono utili per il buffering di un segnale mentre si amplifica o si divide il segnale di ingresso, il che è utile quando un segnale deve essere monitorato senza essere influenzato dal circuito che esegue il monitoraggio. Inoltre, le opzioni boost e divisore consentono una migliore gamma di rilevamento o controllo.

Cambio di livello

L'elettronica moderna è piena di chip che richiedono tensioni diverse per funzionare. I processori a bassa potenza spesso funzionano a 3,3 o 1,8 V, mentre molti sensori funzionano a 5 V. L'interfacciamento di queste diverse tensioni sullo stesso sistema richiede che i segnali vengano eliminati o aumentati al livello di tensione richiesto per ciascun chip. Una soluzione consiste nell'utilizzare un circuito di spostamento del livello basato su FET o un chip di spostamento del livello dedicato. I chip per il cambio di livello sono i più facili da implementare e richiedono pochi componenti esterni, ma hanno tutti le loro stranezze e problemi di compatibilità con diversi metodi di comunicazione.

Condensatori di filtro

Tutta l'elettronica è suscettibile al rumore elettronico che può causare comportamenti imprevisti e caotici o arrestare completamente il funzionamento dell'elettronica. Aggiunta di un condensatore di filtro agli ingressi di alimentazione di un chip può aiutare ad eliminare il rumore nel sistema ed è consigliato su tutti i microchip. Inoltre, i cappucci possono essere utilizzati per filtrare l'ingresso dei segnali per ridurre il rumore sulla linea del segnale.

Interruttore di accensione/spegnimento

Il controllo dell'alimentazione di sistemi e sottosistemi è un'esigenza comune nell'elettronica. Diversi metodi ottengono questo effetto, incluso l'uso di un transistor o di un relè. I relè optoisolati sono i modi più efficaci e semplici per implementare un interruttore on/off su un sottocircuito.

Riferimenti di tensione

Quando sono necessarie misurazioni di precisione, un noto voltaggio spesso è necessario un riferimento. I riferimenti di tensione sono disponibili in alcuni fattori di forma. Per applicazioni molto meno precise, anche un partitore di tensione resistivo può fornire un riferimento adeguato.

Forniture di tensione

Ogni circuito ha bisogno della giusta tensione per funzionare, ma molti circuiti hanno bisogno di più tensioni per far funzionare ogni chip. Abbassare una tensione più alta a una tensione più bassa è una questione relativamente semplice utilizzando un riferimento di tensione per applicazioni a bassissima potenza o un regolatore di tensione per applicazioni più impegnative. Quando sono necessarie tensioni più elevate da una sorgente a bassa tensione, un convertitore step-up CC-CC genera molte tensioni comuni e livelli di tensione regolabili o programmabili.

Fonte corrente

Le tensioni sono relativamente semplici con cui lavorare all'interno di un circuito, ma per alcune applicazioni una corrente fissa costante è richiesto, come per un sensore di temperatura basato su termistore o per controllare la potenza di uscita di un diodo laser o LED. Le sorgenti di corrente sono facilmente realizzate con semplici transistor BJT o MOSFET e alcuni componenti aggiuntivi a basso costo. Le versioni ad alta potenza delle sorgenti di corrente richiedono componenti aggiuntivi e richiedono una maggiore complessità di progettazione per controllare la corrente in modo accurato e affidabile.

Microcontrollore

Quasi tutti i prodotti elettronici moderni hanno al centro un microcontrollore. Pur non essendo un semplice modulo di circuito, i microcontrollori forniscono una piattaforma programmabile per costruire un numero qualsiasi di prodotti. I microcontrollori a bassa potenza (in genere a 8 bit) gestiscono molti elementi dal microonde allo spazzolino elettrico. I microcontrollori più capaci vengono utilizzati per bilanciare le prestazioni del motore della tua auto gestendo il rapporto carburante-aria nella camera di combustione e gestendo contemporaneamente altre attività.

Protezione ESD

Un aspetto spesso dimenticato di un prodotto elettronico è l'inclusione di scariche elettrostatiche e protezione dalla tensione. Quando i dispositivi vengono utilizzati nel mondo reale, possono essere soggetti a tensioni incredibilmente elevate, che causano errori operativi e persino danneggiano i chip. Pensa all'ESD come a fulmini in miniatura che attaccano un microchip. Mentre i microchip di protezione da ESD e transitori di tensione svolgono il lavoro in modo ammirevole, la protezione di base proviene da semplici diodi Zener posizionati in corrispondenza di giunzioni critiche nell'elettronica, in genere su corse di segnali critici e dove i segnali entrano o escono da un circuito verso l'esterno mondo.