في تجميع الدارات بتقنية التركيب السطحي (SMT)، تُعدّ المقاومات من أشهر العناصر السلبية المستخدمة.
ضمن هذه العائلة، تلعب شبكات المقاومات — المعروفة أيضًا باسم مصفوفات المقاومات أو الحِزم المتكاملة — دورًا مهمًا في تصاميم الدارات المطبوعة (PCB) ذات الكثافة العالية والدقة المرتفعة.
تشرح هذه المقالة البنية والترتيبات الداخلية وأنواع الحزم والاستخدامات العملية، مع لمحة عن المقاومات المتغيرة SMT (Potentiometers) القابلة للضبط.
ما هي شبكة المقاومات SMT؟
تدمج شبكة المقاومات عدة مقاومات ذات قيم متطابقة أو متناسبة داخل غلاف واحد.
وتُوصَل هذه المقاومات داخليًا وفق مخطط محدد، ما يُقلّل مساحة اللوحة ويحسّن اتساق الأداء.
على سبيل المثال، تحتوي شبكة 8P4R (ثمانية أطراف وأربع مقاومات) من السلسلة 3216 على أربع مقاومات منفصلة ضمن عنصر SMT مدمج واحد.
هذا الدمج يقلّل مساحة الـPCB، ويحسّن التوافق الحراري، ويُخفّض تعقيد الإنتاج.
التصنيفات البنيوية
بحسب التصميم والاستخدام، يمكن تصنيف شبكات المقاومات إلى أربعة أنواع رئيسية:
- نوع SOP: يشبه حزم الدارات المتكاملة الصغيرة؛ مناسب للحام بالموجة. الاستخدامات: الدارات التناظرية والمرشّحات.
- النوع الشِبهيّ القادر على القدرة (Chip Power Type): يتحمّل قدرة أعلى مع تبديد حراري جيد. الاستخدامات: مقسّمات الجهد، استشعار التيار.
- نوع الحامل الشِرائحي (Chip Carrier Type): ثبات ميكانيكي وحراري أفضل. الاستخدامات: معدات الاتصالات والاختبار.
- نوع المصفوفة الشِرائحية (Chip Array Type): الأكثر شيوعًا في SMT بفضل تكامله العالي. الاستخدامات: المنطق الرقمي، شبكات السحب لأعلى/لأسفل.
ويُعَد نوع المصفوفة الأكثر انتشارًا بسبب شكله القياسي المناسب للـSMT وحجمه المدمج.
التوصيلات الداخلية الشائعة
قد تتضمن حزم شبكات المقاومات مخططات توصيل داخلية مختلفة وفقًا لمتطلبات الدارة. من أشهرها (انظر ما يعادل الشكل 2-7):
- المعزول (Isolated): كل مقاومة تعمل بشكل مستقل.
- المشترك/المجمَّع (Bussed/Common): تشترك عدة مقاومات في طرف مشترك، ويُستخدم عادةً للسحب لأعلى أو لأسفل.
- مقسّم الجهد (Divider): مقاومات متصلة على التوالي لإجراء القسمة أو القياس.
- سُلّم R-2R: يُستخدم في محوّلات رقمي/تماثلي (DAC) لتحقيق تقسيم دقيق.
تُكسب هذه البنى شبكات المقاومات مرونة عالية في التطبيقات التناظرية والرقمية.
أحجام الحزم ووضع العلامات
تستخدم شبكات المقاومات الثابتة الصغيرة حزمًا مستطيلة قياسية، مثل:
- 0603 و0805 و1206 و3216
تُعلَّم الشبكة برقم كما في المقاومات SMD العادية — مثلًا "103" تعني 10 كΩ.
رموز التحمّل (Tolerance) الشائعة:
- J (±5%)
- G (±2%)
- F (±1%)
تُسهل هذه العلامات القياسية التعرف على المكوّن وتوافقه مع خطوط إنتاج SMT الآلية.
الخصائص الفنية الرئيسية
- نطاق المقاومة: من 10 Ω إلى 1 MΩ (بحسب التصميم الداخلي).
- قدرة التحميل: من 0.05 W إلى 0.25 W لكل عنصر مقاوم.
- معامل الحرارة (TCR): حوالي ±100 ppm/°C مع تطابق جيد.
- تطابق التحمّل بين العناصر: حتى ±0.1% للدوائر الدقيقة.
المزايا:
- توافق ممتاز بين المقاومات لرفع دقة الإشارات.
- موطئ صغير يناسب الدارات عالية الكثافة.
- تبسيط عملية الوضع واللحام.
- موثوقية أفضل في تطبيقات السرعات العالية.
التطبيقات الشائعة
تُستخدم شبكات المقاومات SMT على نطاق واسع في:
- شبكات السحب لأعلى/لأسفل لمنافذ المتحكمات الدقيقة.
- إنهاء خطوط البيانات (I²C وSPI وCAN).
- مقسّمات الجهد مع محوّلات A/D وD/A.
- مرشحات الإشارة وشبكات الإضمحلال (Attenuation).
- قياس الجهد ومراقبة القدرة.
تُبرز هذه التطبيقات كيف تُحسّن مصفوفات المقاومات أداء الدارة وكفاءة التجميع.
لمحة عن المقاومات المتغيرة SMT (Potentiometers)
بالإضافة إلى الشبكات الثابتة، تُستخدم المقاومات المتغيرة بتقنية SMT لضبط قيم الدارة بدقة.
المواصفات الرئيسية:
- نطاق المقاومة: 100 Ω – 1 MΩ
- التحمّل: ±25%
- قدرة التحميل: 0.05 W – 0.5 W
- خصائص التغيير: خطي (Linear/B Taper)
الأنواع البنيوية للمقاومات المتغيرة SMT
الهيكل المفتوح (Open Type)
مجهّز بملامسات نابضية دون غلاف حماية (انظر الشكل 2-8). منخفض الكلفة لكنه حساس للغبار والرطوبة. مناسب للحام الإعادة (Reflow) فقط، وغير موصى به للحام بالموجة.
المضاد للغبار (Dustproof Type)
مزود بغطاء واقٍ يمنع الملوّثات (الشكل 2-9). اعتماديته أعلى ويُستخدم في الأجهزة الصناعية والمنتجات الاستهلاكية الراقية.
الضبط الدقيق (Trimming Type)
مقاوم متغيّر للمعايرة الدقيقة (الشكل 2-10) بدقة عالية وكلفة أعلى. شائع في計 الأجهزة والاتصالات وأنظمة التحكم.
المحكم الإغلاق (Fully Sealed Type)
يتوفر بشكل أسطواني أو مستطيل مسطّح مع خيار الضبط من الأعلى أو من الجانب (الشكل 2-11). يتميز بإحكام ممتاز وعمر طويل وأداء ضبط موثوق.
الخلاصة
تُعد كلٌّ من شبكات المقاومات SMT والمقاومات المتغيرة SMT عناصر أساسية في الإلكترونيات الحديثة.
توفر الشبكات حلولًا مدمجة ومتسقة وذات كلفة فعالة للمصفوفات الثابتة، بينما تتيح المقاومات المتغيرة إجراء المعايرة القابلة للضبط في الدارات التناظرية والرقمية.
إن فهم البنى الداخلية وأنواع التوصيلات ومعايير التغليف يساعد المهندسين على تصميم لوحات PCB أكثر موثوقية وكثافة وقابلة للتصنيع.
