معرفی قطعات الکترونیکی روی برد PCB

معرفی قطعات الکترونیکی روی برد PCB : پیش از آن که به جزئیات مختلف و متداول ترین اجزایی که بردهای مدار از آنها ساخته شده اند بپردازیم، لازم است ابتدا مشخص کنیم که برد مدار چاپی (PCB) چیست و عملکرد آن را توضیح دهیم. PCB یک برد مدار است که اجزای الکتریکی یک دستگاه را به هم متصل می کند.

اگر دوست دارید نحوه عملکرد و کار با قطعات الکترونیکی رایج در بردها و مدارها را به طور دقیق و تخصصی بیاموزید و قادر باشید با تکیه بر این دانش؛ فعالیت های پیچیده تر (مانند طراحی و ترمیمِ بردهای معمولی، صنعتی و آردوینو) را انجام دهید؛ پیشنهاد می کنیم در دوره های متنوع آموزشگاه فن و کار که برای علاقه مندان این حوزه برگزار می شوند؛ شرکت نمایید. از مهم ترینِ و محبوب ترینِ این دوره ها می توان  آموزش طراحی برد الکترونیکی و آموزش تعمیرات برد الکترونیکی ، آموزش تخصصی آردوینو و آلتیوم دیزاینر و … اشاره کرد. تمامی این دوره ها با تدریس اساتید مجرب و در کارگاه های مدرن و مجهز برگزار شده و فرصت کار با قطعات الکترونیکی و بردهای متنوع در اختیار دانشجویان قرار می گیرد. برای مشاهده سرفصل های کامل و جزئیات بیشتر دوره طراحی برد روی تصویر زیر کلیک نمایید:

برد مدار چاپی یا PCB چیست؟

برای اینکه دستگاه الکترونیکی مانند تلفن همراه، رایانه یا حتی کلید چراغ شما کار کند، باید سطحی از اتصال بین اجزای الکتریکی وجود داشته باشد، چیزی که PCB با لایه‌هایی از مدار مسی آن را ارائه می‌کند.

PCB ها از اجزای الکتریکی مختلفی تشکیل شده اند که هر یک برای عملکرد دستگاهی که به آن تعلق دارد، حیاتی است. این اجزای PCB شامل قطعات الکترونیکی فعال و غیر فعال مانند ترانزیستورها، فیوزها، مقاومت‌ها و خازن‌ها هستند که همگی نقش خود را برای اطمینان از داشتن دستگاهی با کارکرد روان بازی می‌کنند، اگر یکی از این اجزا خراب شود، کل PCB کار نمی‌کند و در نتیجه بر عملکرد خود محصول تأثیر می‌گذارد.

به طور کلی، قطعات به کار رفته روی بردها و مدارهای الکترونیکی را می توان به دو دسته اصلی فعال و غیر فعال تقسیم کرد که شرح مختصری از ویژگی ها و مشخصاتِ آن ها را در جدول زیر آورده ایم.

بعد از این آشنایی اولیه، به سراغ بررسی عمیق ترِ هر یک از اجزایی که در جدول بالا (بخش نمونه ها) معرفی شدند؛ می رویم و توضیح می دهیم که هر کدام چه مشخصات فنی، انواع و ویژگی هایی دارند و وظایف آن ها در مدارها و دستگاه های الکترونیکی چیست؛ پس با ما همراه باشید.

قطعات فعال در برد الکترونیکی

این دسته از قطعات، برای انجام وظایف خود به منبع تغذیه خارجی احتیاج دارند و می توانند سیگنال های الکتریکی را تقویت، تغییر شکل و یا تولید کنند. به عبارت دیگر، قطعات فعال، انرژی الکتریکی را از منبع تغذیه دریافت کرده و با اعمال تغییرات بر روی آن، عملکرد مورد نظر را ارائه می دهند. مهم ترین قطعه های فعال در بردها و مدارهای الکترونیکی عبارت اند از :

ترانزیستورها

این قطعات نیمه رسانا، به عنوان پایه و اساس مدارهای الکترونیکی مدرن شناخته می شوند. ترانزیستورها می توانند جریان الکتریکی را کنترل و تقویت کنند و در ساخت طیف وسیعی از دستگاه های الکترونیکی، از جمله آمپلی فایرها، اسیلاتورها و سوئیچ ها به کار می روند. انواع مختلفی از ترانزیستورها مانند ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی (BJT) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) وجود دارند که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

FET ها (ترانزیستورهای اثر میدانی)

این نوع ترانزیستورها از میدان الکتریکی برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می کنند و به دلیل مصرف برق کم، سرعت بالا و نویز کم در مقایسه با ترانزیستورهای BJT، در بسیاری از مدارهای الکترونیکی مدرن به کار می روند. به علاوه؛ FET ها در طیف وسیعی از وسایل و ابزارهای الکترونیکی مانند تقویت کننده ها، اسیلاتورها، سوئیچ ها و پردازنده های گرافیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

دیودها

دیود بسیار شبیه یک خیابان یک طرفه، وسیله ای است که اجازه می دهد جریان فقط در یک جهت، از آند (+) به کاتد (-) جریان یابد. این کار را با داشتن مقاومت صفر در یک جهت و مقاومت بالا در جهت دیگر انجام می دهد. از این ویژگی می توان برای مسدود کردن جریان در جهت اشتباه که می تواند باعث آسیب شود استفاده کرد.

این قطعات ساده، از دو ماده نیمه رسانا با بار مخالف ساخته شده اند و می توانند جریان الکتریکی را در یک جهت هدایت کنند. دیودها کاربردهای متنوعی در مدارهای الکترونیکی دارند، از جمله یکسو کردن جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) ، تنظیم ولتاژ، حفاظت از مدار در برابر اضافه ولتاژ و افت ولتاژ و …. دیودها در مدل ها و انواع مختلفی از جمله دیودهای معمولی، زنر، شاتکی و دیودهای ال ای دی وجود دارند که هر یک ار نظر نحوه عملکرد و گستره کارایی، دارای ویژگی های منحصر به فردی می باشند.

محبوب ترین دیود در بین علاقمندان دیود ساطع نور یا LED است. همانطور که از نام آن پیداست، از آنها برای انتشار نور استفاده می شود، اما هرکسی که سعی کرده است یک دیود را لحیم کند، می داند که این یک دیود است، بنابراین مهم است که جهت گیری را درست انجام دهید، در غیر این صورت، LED روشن نمی شود.

آی سی ها (مدارهای مجتمع)

آی سی ها یا مدارهای مجتمع، مدارها و اجزایی هستند که روی ویفرهایی از مواد نیمه هادی کوچک شده اند. تعداد زیاد اجزایی که می‌توان روی یک تراشه قرار داد، همان چیزی است که باعث پیدایش اولین ماشین ‌حساب‌ ها و اکنون کامپیوترهای قدرتمند از تلفن‌های هوشمند گرفته تا ابر رایانه ‌ها شد. آنها به بیان بهتر، مغز یک مدار گسترده تر هستند. مدار معمولاً در یک محفظه پلاستیکی مشکی پوشانده شده است که می تواند در هر شکل و اندازه باشد و اتصال های قابل مشاهده ای داشته باشد، خواه سرهایی باشند که از بدنه بیرون می آیند یا پدهای تماسی مانند تراشه های BGA.

این قطعات خاص و شگفت انگیز، هزاران یا حتی میلیون ها ترانزیستور، دیود و سایر اجزای الکترونیکی را در یک چیپ کوچک سیلیکونی جای می دهند. انواع مختلفی از آی سی ها مانند میکرو کنترلرها، میکرو پروسسورها، مدارهای منطقی، آمپلی فایرهای عملیاتی و حافظه ها وجود دارند که هر کدام کاربردها، مزایا و معایب مخصوص به خود را دارند؛ اما به طور کلی می توانیم بگوییم، آی سی ها با برخورداری از قطعات متعدد، قادر اند طیف وسیعی از وظایف (مانند پردازش سیگنال، تقویت ولتاژ، کنترل زمان و تولید حافظه) را در مدارهای الکترونیکی انجام دهند و جزو مهم ترین قطعات در بردها و مدارهای الکترونیکی محسوب می شوند.

یکسو کننده کنترل شده با سیلیکون (SCR) یا تریستورها

یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی (SCR) که به عنوان تریستور نیز شناخته می شوند، مشابه ترانزیستورها و دیودها هستند – در واقع، آنها اساساً دو ترانزیستور هستند که با هم کار می کنند. آنها همچنین دارای سه سر هستند اما به جای سه لایه از چهار لایه سیلیکونی تشکیل شده اند و فقط به عنوان سوئیچ عمل می کنند، نه تقویت کننده. تفاوت مهم دیگر این است که تنها یک پالس برای فعال کردن کلید مورد نیاز است، در حالی که جریان باید به طور مداوم در مورد یک ترانزیستور اعمال شود. همچنین برای سوئیچینگ مقادیر بیشتر برق مناسب تر هستند.

ترانزیستورها به عنوان بلوک های اساسی ساختمان الکترونیک مدرن در نظر گرفته می شوند. ممکن است چندین میلیارد ترانزیستور در یک تراشه آی سی پیدا شود. اما ترانزیستورها به سادگی تقویت کننده ها و کلیدهای الکترونیکی هستند. آنها در انواع مختلفی وجود دارند که ترانزیستور دوقطبی رایج ترین نوع آن است. آنها را می توان بیشتر به نسخه های NPN و PNP دسته بندی کرد.

ترانزیستورهای دوقطبی دارای 3 پین هستند – پایه، کلکتور و امیتر. برای یک نوع NPN، زمانی که یک جریان (معمولاً یک جریان کوچک) از پایه به امیتر می گذرد، سپس مدار دیگری را روشن می کند که باعث می شود جریان (معمولاً بسیار بزرگتر) از کلکتور به امیتر برسد. در یک ترانزیستور PNP، جهت ها برعکس می شوند. نوع دیگری از ترانزیستورها به نام ترانزیستورهای اثر میدانی یا FET از میدان الکتریکی برای فعال کردن مدار دیگر استفاده می کنند.

این قطعات نیمه رسانا قدرتمند، می توانند جریان های الکتریکی بالا را کنترل و سوئیچ کنند و در کاربردهایی مانند کنترل موتور، دیمر و منبع تغذیه به کار می روند. تریستورها می توانند به طور مستقیم توسط سیگنال های ضعیف فعال شوند و جریان های بسیار قوی را کنترل کنند.

اسیلاتورها

اسیلاتورهای کریستالی، کلاک را در بسیاری از مدارها فراهم می کنند که به عناصر زمان بندی دقیق و پایدار نیاز دارند. آنها یک سیگنال الکترونیکی پریودیک را توسط یک ماده پیزوالکتریک که نوسان می کند، ایجاد می نماید. از این رو این نام را به خود اختصاص می دهد. هر اسیلاتور کریستالی برای ارتعاش در یک فرکانس خاص طراحی شده است و در مقایسه با سایر روش های زمان بندی، پایدارتر، مقرون به صرفه تر و دارای ضریب فرم کوچکی است. به همین دلیل، معمولاً به عنوان تایمر دقیق برای میکروکنترلرها یا معمولاً در ساعت های مچی کوارتز استفاده می شود.

این مدارهای الکترونیکی، سیگنال های الکتریکی با فرکانس و دامنه ثابت تولید می کنند و در طیف وسیعی از لوازم و تجهیزات مانند ساعت های الکترونیکی، فرستنده های رادیویی و مدارهای نمونه گیری استفاده می شوند. انواع مختلفی از اسیلاتورها مانند اسیلاتورهای LC، اسیلاتورهای RC و اسیلاتورهای کریستالی در بازار وجود دارند که از نظر فرکانس و دقت با یکدیگر متفاوت اند.

سنسورها

سنسورها وسایلی هستند که وظیفه آنها تشخیص تغییرات در شرایط محیطی و تولید سیگنال الکتریکی مربوط به آن تغییر است که به سایر قطعات الکترونیکی موجود در مدار ارسال می شود. سنسورها انرژی یک پدیده فیزیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و بنابراین در واقع مبدل هستند (انرژی را به شکلی به شکل دیگر تبدیل می کنند). آنها می توانند هر نوعی باشند، از یک نوع مقاومت در یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) گرفته تا LED هایی که سیگنال های فرعی را تشخیص می دهند، مانند یک کنترل از راه دور تلویزیون. طیف گسترده ای از سنسورها برای محرک های محیطی مختلف مانند سنسورهای رطوبت، نور، کیفیت هوا، لمس، صدا، رطوبت و حرکت وجود دارد.

علاوه بر موارد ذکر شده، قطعات فعال دیگری نیز مانند سوئیچ های الکترونیکی، رگولاتورهای ولتاژ، مبدل های A/D و D/A در بردهای الکترونیکی وجود دارند که هر کدام وظایف مخصوص به خود را در مدار ایفا می کنند و ما در جدول زیر، شرح مختصری از آن ها را برای شما آورده ایم.

درک نحوه عملکرد و کاربرد قطعات فعال که در بالا به آن ها اشاره شد، برای هر کسی که به طراحی، عیب یابی و تعمیر مدارهای الکترونیکی علاقه مند است، ضروری است. با مطالعه منابع علمی و شرکت در دوره های تخصصی و همچنین انجام آزمایش های عملی، می توان به دانش عمیقی در مورد این قطعات دست یافت و از آن ها در ساخت و توسعه انواع مدارهای الکترونیکی استفاده کرد.

قطعات غیر فعال در برد الکترونیکی

برخلاف قطعات فعال، این دسته از قطعات برای انجام وظایف خود به منبع تغذیه خارجی احتیاج ندارند و صرفا سیگنال های الکتریکی را بدون تغییر و یا با اتلاف جزئی عبور می دهند. به عبارتِ دقیق تر و بهتر می توان گفت؛ قطعات غیرفعال، انرژی الکتریکی را ذخیره، فیلتر و یا تقسیم نموده و تا حد امکان، هیچ گونه تغییری در آن اعمال نمی کنند. برخی از اصلی ترین قطعه های غیر فعال در مدارها و بردها به قرار زیر هستند:

مقاومت ها

مقاومت ها یکی از مهم ترین و رایج ترین اجزای PCB هستند. آنها جریان الکتریکی را به منظور تولید ولتاژ منتقل می کنند و توان الکتریکی را به عنوان گرما تلف می کنند. همچنین می توانند در طیف وسیعی از مواد مختلف باشند و برای تعیین مقدار مقاومت آنها کد رنگی دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با مقاومت ها مقاله ” مقاومت چیست؟ معرفی انواع مقاومت ” را حتما مطالعه نمایید.

بنا به نظر متخصصان، مقاومت ها با کنترل کردن جریان عبوری از مدار، نقشی کلیدی و اساسی در تنظیم ولتاژ و جریان ایفا می کنند. در واقع، این قطعات با مقادیر مختلف اهمی که دارند، می توانند جریان را محدود کرده و از گرم شدن بیش از حد قطعات دیگر و اتلاف انرژی جلوگیری کنند. به علاوه؛ تنوع فوق العاده بالا در مدل و جنس مقاومت ها، کاربردهای گسترده ای را برای آن ها در مدارهای مختلف به ارمغان آورده است. از مقاومت های کربنی و سیمی گرفته تا SMD و مولتی لایه و …، هر کدام با ویژگی های خاص خود، در مدارهای مختلف الکترونیکی به کار گرفته می شوند.

خازن ها

خازن ها متداول ترین جزء بعدی هستند که روی PCB پیدا می کنید و معمولا تعداد آنها از مقاومت ها بیشتر هستند. وظیفه خازن ها نگه داشتن موقت بار الکتریکی و آزاد کردن آن زمانیکه به نیروی بیشتر در جای دیگری از مدار نیاز داریم، است. به طور معمول، این کار را با جمع آوری بارهای مخالف روی دو لایه رسانا که توسط یک ماده عایق یا دی الکتریک از هم جدا شده اند، انجام می دهد.

خازن ها اغلب بر اساس هادی یا مواد دی الکتریک دسته بندی می شوند که باعث ایجاد انواع مختلفی با ویژگی های متفاوت از خازن های الکترولیتی با ظرفیت بالا، خازن های پلیمری متنوع تا خازن های دیسکی سرامیکی پایدارتر می شود. برخی از آن‌ ها ظاهری شبیه به مقاومت‌های محوری دارند، اما خازن‌ کلاسیک یک سبک شعاعی است که دو سر از انتهای آن بیرون زده‌ است.

این قطعه ها، مانند مخازن کوچکی عمل می کنند که می توانند انرژی الکتریکی را در میدان الکتریکی خود ذخیره و در زمان مناسب آزاد کنند. خازن ها با ذخیره و تخلیه انرژی، تاثیر بسزایی در تنظیم ولتاژ، فیلتر کردن سیگنال ها و ذخیره انرژی موقت برای قطعات دیگر دارند. لازم به ذکر است، این قطعات در مدل های مختلفِ سرامیکی، الکترولیتی، فیلمی، تانتالیوم و … در دسترس متخصصان و کاربران حوزه الکترونیک هستند که هر یک با توجه به ظرفیت و سرعت شارژ و دشارژ خود، در مدارها و بردهای متنوع مورد استفاده قرار می گیرند.

پتانسیومترها

پتانسیومترها نوعی مقاومت متغیر هستند و معمولا در انواع چرخشی و خطی موجودند. با چرخاندن دسته یک پتانسیومتر دوار و با جابجایی تماس لغزنده روی یک مقاومت نیم دایره، مقاومت تغییر می کند. یک مثال کلاسیک از پتانسیومترهای چرخشی، کنترل کننده صدا در رادیو ها است که در آن پتانسیومتر چرخشی میزان جریان به تقویت کننده را کنترل می کند. پتانسیومتر خطی نیز همین گونه است، با این تفاوت که مقاومت با حرکت خطی کنتاکت لغزنده روی مقاومت تغییر می کند. زمانی که نیاز به تنظیم دقیق در این زمینه باشد، عالی هستند.

سلف ها (سیم پیچ ها)

سلف ها به همراه مقاومت ها و خازن ها در خانواده اجزای غیر فعال خطی قرار می گیرند. مانند خازن‌ها، آنها نیز انرژی را ذخیره می‌ کنند، اما به جای ذخیره انرژی الکترواستاتیک، سلف ‌ها انرژی را به شکل میدان مغناطیسی ذخیره می ‌کنند که هنگام عبور جریان از آنها ایجاد می ‌شود. ساده ترین سلف یک سیم پیچ است. هرچه تعداد سیم پیچ ها بیشتر باشد، میدان مغناطیسی و در نتیجه اندوکتانس بیشتر است. ممکن است آنها را در اطراف یک هسته مغناطیسی پیچیده شده پیدا کنید که اشکال مختلفی دارد.

این امر به تقویت میدان مغناطیسی و در نتیجه انرژی ذخیره شده کمک می کند. سلف ها اغلب برای فیلتر کردن یا مسدود کردن سیگنال های خاص مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان مثال، برای جلوگیری از تداخل در تجهیزات رادیویی یا به همراه خازن ها برای دستکاری سیگنال های AC در منابع تغذیه حالت سوئیچ استفاده می شوند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سلف و نحوه کارد ان مقاله ” سلف چیست؟ انواع سلف الکتریکی ” را مطالعه نمایید.

سلف ها با برخورداری از سیم های پیچیده شده به دور هسته های مختلف، می توانند انرژی الکتریکی را به انرژی مغناطیسی تبدیل کرده و در زمان مناسب آن را آزاد کنند. به علاوه؛ سیم پیچ ها با ذخیره انرژی در میدان مغناطیسی خود، تاثیر فوق العاده مهمی در مدارهای AC و فیلتر کردن نویز دارند. این قطعه ها در انواع مختلف (مانند سلف هسته ای آهنی، هسته هوا (کویل هوا) ، با هسته فریتی و …) موجود هستند که هر کدام از آن ها را با در نظر گرفتن عواملی مثل فرکانس کاری و ضریب القا، می توان به صورت هوشمندانه در مدارهای گوناگون به کار گرفت.

ترانسفورماتورها

وظیفه ترانسفورماتورها انتقال انرژی الکتریکی از مداری به مدار دیگر با افزایش یا کاهش ولتاژ است. مشابه سلف ها، آنها از یک هسته آهنی نرم با حداقل دو سیم پیچ سیم در اطراف آن تشکیل شده اند. سیم پیچ اولیه، برای مدار اول یا منبع، و سیم پیچ ثانویه برای مداری که انرژی به آن منتقل می شود. ممکن است ترانسفورماتورهای صنعتی بزرگ را روی تیرهای تلگراف دیده باشید. اینها ولتاژ را از خطوط انتقال هوایی، معمولاً چند صد هزار ولت، به چند صد ولت که معمولاً برای مصارف خانگی مورد نیاز است، کاهش می دهند.

با استفاده از اصل القای الکترومغناطیسی، ولتاژ و جریان را در مدارهای AC جابجا می کنند. این قطعات با بهره گیری از سیم پیچ های اولیه و ثانویه خود، می توانند ولتاژ را افزایش یا کاهش داده و سپس جریان را به تناسب آن تغییر دهند. ترانسفورماتورها در انواع مختلف کاهنده، افزاینده، ایزوله، اتو (اتو ترانس) و … طراحی و تولید می شوند که معمولا از نظر نسبت دور سیم پیچ ها با یکدیگر متفاوت اند و به همین دلیل، می توان آن ها در مداها و بردها به شیوه های مختلفی مورد استفاده قرار داد.

ال ای دی ها

نسل جدیدی از منابع نور هستند که با استفاده از پدیده نور افشانی، نوری درخشان و رنگی را ساطع می کنند. این قطعات با برخورداری از مصرف انرژی بسیار کم و طول عمر بالا، جایگزینی مناسب برای لامپ های رشته ای و کم مصرف به شمار می روند. ال ای دی ها در انواع و مدل های متنوع مانند تک رنگ، چند رنگ و SMD و … به بازارهای داخلی و جهانی عرضه می شوند که هر کدام بر مبنای ویژگی هایی نظیرِ رنگ نور، شدت نور و کاربرد مورد نظر طراحان برد و متخصصان و مهندسان الکترونیک، در مدارهای گوناگون قابل استفاده هستند.

فیوزها

فیوزها در صورت عبور جریان بیش از حد از مدار، ذوب شده و بدین ترتیب می توانند مدار را به طور کامل قطع کنند. این قطعات با داشتنِ مقادیر جریان مختلف، از مدار در برابر اتلاف گرمای بیش از حد و آسیب های ناشی از اضافه بار محافظت می کنند. فیوزها در مدل های مختلف کارتریجی، آلفا، مینیاتوری، SMD و … در اختیار کاربران و مهندسان الکترونیک هستند و هر یک بر اساس فاکتورهایی از قبیل جریان نامی و نوع کاربرد، در مدارها و بردهای متنوع مورد استفاده قرار می گیرند.

در ادامه بررسی می کنیم در روند طراحی و تولید این بردها، چه عوامل و فاکتورهایی را برای انتخاب صحیحِ قطعات باید در نظر گرفت تا بتوان به بالاترین کیفیت و عملکرد در بردها دست یافت.

باتری

ولتاژ مدار را تامین می کند. باتری دستگاهی با مجموعه ای از یک یا چند سلول است که از طریق واکنش الکتروشیمیایی، جریان الکترون ها را در مدار ایجاد می کند. در واقع انرژی شیمیایی ذخیره شده را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. همه انواع باتری ها دارای: آند (ترمینال منفی)، کاتد (ترمینال مثبت) و مقداری ماده شیمیایی به نام الکترولیت برای واکنش شیمیایی هستند.

معیارهای مهم در انتخاب قطعات برد الکترونیکی

انتخاب قطعات الکترونیکی مناسب یکی از مراحل حیاتی در طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی است. این انتخاب نه تنها بر کیفیتِ و چگونگی عملکرد و کارایی نهایی برد، بلکه بر عوامل مهمی مانند هزینه، قابلیت اطمینان، تولید انبوه و ابعاد فیزیکی آن نیز تاثیرگذار خواهد بود.

در سال های اخیر با توجه به افزایشِ تولید و عرضه قطعات الکترونیکی در بازارهای داخلی و جهانی، طراحان برد با طیف وسیعی از قطعات از تولیدکنندگان مختلف روبرو شده و می شوند که هر کدام دارای مشخصات و ویژگی های منحصر به فرد خود هستند. انتخاب صحیح قطعه در بین این محصولات و کالاهای متعدد، مستلزم بررسی دقیق معیارهای مختلف و تصمیم گیری آگاهانه است.

با در نظر گرفتن اهمیت این مسئله، به برخی از مهم ترین معیارهایی که باید در هنگام انتخاب قطعات الکترونیکی برای طراحی برد در نظر گرفته شوند، اشاره می کنیم تا متخصصان این حوزه و افرادی که قصد دارند به طور جدی در زمینه طراحی بردها فعالیت نمایند؛ راهنمایی مطمئن و بهینه برای پروژه ها و محصولات خود در اختیار داشته باشند.

• مشخصات الکتریکی

این معیار شامل پارامترهای متعددی (مانند ولتاژ، جریان، توان، فرکانس، امپدانس و ضریب دمایی) است که باید با الزامات عملکردی مدار به طور کامل مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، در انتخاب یک مقاومت، باید به فاکتورهای گوناگون از جمله مقدار مقاومت، توان اسمی، نوع بسته بندی و … در آن توجه کرد.

• بسته بندی (packaging)

قطعات الکترونیکی با بسته بندی هایی به شکل های مختلف مانند DIP، SMD، BGA و QFN در بازارها موجود هستند. انتخاب نوع بسته بندی مناسب به عوامل مختلفی از جمله ابعاد برد، روش مونتاژ، اتلاف گرما و الزامات مربوط به خنک سازی بستگی دارد. برای مثال، قطعات SMD به دلیل برخورداری از ابعاد کوچکتر، برای بردهایی با تراکم بالا مناسب تر هستند.

• قابلیت دسترسی و قیمت

در نظر گرفتن موجود بودن قطعه در بازار و همچنین قیمت آن، از جمله اصلی ترین ملاحظات مهم اقتصادی در انتخاب قطعات است. طراحان برد باید به دنبال قطعات الکترونیکی باشند که به راحتی قابل تهیه بوده و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشند. بدون شک، استفاده از قطعات استاندارد و رایج (پر کاربرد) می تواند به کاهش هزینه ها و سهولت در تهیه آن ها به شدت کمک کند.

• قابلیت اطمینان

قابلیت اطمینان به معنای احتمال عملکرد صحیح قطعه در طول عمر مفید آن است. این معیار برای مصارف و پروژه هایی که در آن ها خرابی قطعه می تواند پیامدهای بسیار ناگوار و فاجعه باری به دنبال داشته باشد، از اهمیت فوق العاده بالایی برخوردار است. برای سنجش قابلیت اطمینان، می توان از پارامترهایی مانند MTBF یا میانگین زمان بین خرابی ها و همچنین نرخ خرابی استفاده کرد.

• سازگاری با محیط

در برخی از محصولات الکتریکی و به طور خاص بردها، قطعات الکترونیکی باید در شرایط محیطی نامطلوب مانند دمای بالا، رطوبت زیاد، لرزش، شوک و ضربه کار کنند. در این موارد، باید از قطعاتی استفاده شود که به طور خاص برای کار در چنین شرایطی طراحی شده و دارای قابلیت ها و مشخصات فنی و عملکردیِ مناسب برای این محیط ها باشند. به عنوان مثال، قطعاتی که برای کار در دمای بالا به کار گرفته می شوند، باید از موادی ساخته شده باشند که در برابر حرارت مقاوم بوده و تغییر شکل ندهند.

• ملاحظات مربوط به تولید

در نظر گرفتن فرآیند تولید انبوه برد الکترونیکی، از جمله معیارهای مهمی است که باید در انتخاب قطعات لحاظ شود. به عنوان مثال، قطعاتی که به راحتی قابل مونتاژ و لحیم کاری هستند و برای تولید خود به فرآیندهای خاص یا تجهیزات پیچیده ای نیاز ندارند، برای تولید انبوه انتخاب بهتر و هوشمندانه تری به شمار می آیند.

• سازگاری با نرم افزار طراحی

نرم افزارهای طراحی بردهای الکترونیکی (EDA) مانند آلتیوم دیزاینر و kicad و … از کتابخانه های قطعات (libraries) برای شبیه سازی و طراحی مدارها و بردها استفاده می کنند. طراحان باید از قطعاتی استفاده کنند که در کتابخانه های نرم افزار مورد استفاده آن ها موجود باشد و اطلاعات کامل و دقیقی از آن ها در این کتابخانه ها ارائه شده باشد.

بیشتر بخوانید : نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک

انتخاب صحیح قطعات الکترونیکی با در نظر گرفتن تمام این معیارها، نیازمند دانش فنی و تجربه کافی در زمینه طراحی بردهای الکترونیکی است. طراحان برد و علاقه مندان این حوزه می توانند با شرکت در دوره های پیشرفته و تخصصی، استفاده از منابع معتبر مانند دیتا شیت های قطعات، مقالات علمی و تجربیات سایر طراحان، اطلاعات لازم را برای انتخاب قطعات مناسب به دست آورند.