دیتاشیت یا برگه اطلاعات (DataSheet) ممکن است در نگاه اول طولانی و پیچیده به نظر برسد، اما برای یک مهندس باتجربه، دیتاشیت شامل اطلاعات حیاتی درباره قطعات و برای موفقیت در مونتاژ PCB ضروری است.یافتن دیتاشیت درست، و دانلود دیتاشیت معتبر،درک صحیح دیتاشیت‌ها، احتمال وقوع اشتباهات در طراحی را کاهش می‌دهد. در واقع، دیتاشیت‌ها اسنادی هستند که توسط سازندگان ارائه می‌شوند و توضیح می‌دهند که یک قطعه الکترونیکی چه عملکردی دارد. همچنین، خلاصه‌ای از ویژگی‌های فنی آن قطعه را ارائه می‌کنند و نحوه و زمان استفاده از قطعه را شرح می‌دهند. بدین ترتیب، صرف زمان در فرایند طراحی برای تحقیق کامل در مورد دیتاشیت‌های قطعات، ارزشمند خواهد بود.
مهندسان و طراحان اهمیت تحلیل و رمزگشایی بخش‌های دیتاشیت مربوط به هر قطعه‌ای که در طراحی PCB استفاده می‌شود را به‌خوبی درک می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، زمانی که یک طراح تصمیم می‌گیرد قطعه خاصی را در یک چیدمان PCB قرار دهد، به دیتاشیت آن قطعه مراجعه می‌کند تا یک چیدمان پد مناسب برای سطح PCB انتخاب کند. با این کار، طراح می‌تواند مطمئن باشد که مکان‌های انتخاب‌شده برای پدها بر روی برد به‌درستی با پایه‌های قطعه در هنگام مونتاژ هم‌راستا خواهند بود.
آی‌سی (ISEE) موتور جستجوی پیشرفته دیتاشیت ایرانی است که برای مهندسان، دانشجویان و علاقه‌مندان به الکترونیک طراحی شده است. این پلتفرم با ارائه دیتاشیت‌های متنوع و جامع از قطعات الکترونیکی، از جمله میکروکنترلرها، سنسورها، ماژول‌ها و آی‌سی‌ها، فرآیند تحقیق و توسعه را تسهیل می‌کند. آی‌سی با رابط کاربری ساده و دسترسی سریع به اطلاعات فنی، به‌ویژه برای کسانی که به منابع فارسی نیاز دارند، ابزاری کارآمد و کاربردی محسوب می‌شود. همچنین، این موتور جستجو با به‌روزرسانی‌های مستمر، اطلاعات دقیق و کاملی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.
دیتاشیت یک راهنمای مرجع است که توضیح می‌دهد چگونه یک قطعه کار می‌کند و چه ویژگی‌هایی دارد. لازم نیست تمام دیتاشیت را مطالعه کنید، اما باید با قابلیت‌ها و آستانه‌هایی که عملکرد قطعه خاص را ممکن می‌سازند، آشنا باشید. هنگام خواندن دیتاشیت‌ها، بهتر است به جدول‌هایی که محدوده‌ها و ورودی/خروجی‌ها (I/Os) را نشان می‌دهند، توجه کنید. این اطلاعات به شما کمک می‌کند که یک طراحی مناسب داشته باشید.
زمانی که جزئیات دقیق‌تر را بررسی کردید، می‌توانید اولین طراحی خود در سطح برد را با مراجعه به دیتاشیت تأیید کنید. این کار به شما اطمینان می‌دهد که انتخاب‌های درستی برای عملکرد دستگاه خود انجام داده‌اید. به همین دلیل، پیشنهاد می‌کنیم به‌جای خواندن دیتاشیت از ابتدا تا انتها، بخش‌های خاصی از آن را انتخاب کنید تا طراحی دستگاه خود را پیش ببرید.
هر سازنده قطعه، دیتاشیتی جامع برای قطعات خود ارائه می‌دهد. اگر از یک سازنده قطعه دیتاشیت جامع دریافت نکنید، احتمالاً بهتر است از آن قطعه استفاده نکنید. هنگام انتخاب هر قطعه برای طراحی محصول خود، دیتاشیت را به‌عنوان یک مرجع در نظر بگیرید تا مطمئن شوید که تمام قطعات به‌خوبی در کنار یکدیگر کار می‌کنند.
وقتی برای اولین‌بار به مجموعه‌ای از قطعات مختلف برای طراحی و ساخت محصول الکترونیکی خود نگاه می‌کنید، ممکن است گیج شوید که دقیقاً به چه چیزی نیاز دارید و چه قطعاتی را باید استفاده کنید. انتظار نداشته باشید که دیتاشیت‌ها یک داستان تعریف کنند یا آغاز و پایان مشخصی داشته باشند. دیتاشیت‌ها برای ارائه اطلاعات خاص طراحی شده‌اند تا مطمئن شوید که می‌توانید قطعات مختلف را به‌درستی ترکیب کرده و طراحی خود را عملی کنید.
به همین دلیل، هنگام مطالعه دیتاشیت، باید روی جداول و داده‌های عددی خاص تمرکز کنید که نیازهای قطعه، محدوده عملکرد ایمن، محدودیت‌ها، و شرایط بهترین عملکرد را نشان می‌دهند. دیتاشیت‌ها مانند یک فرهنگ لغت هستند که نشان می‌دهند اجزای سیستم چگونه کنار هم قرار می‌گیرند.
در بخش‌های بعدی، با بخش‌های مختلف یک دیتاشیت و روش خواندن دیتاشیت آشنا می‌شویم.
یک دیتاشیت معمولاً شامل بخش‌هایی است که در جدول زیر فهرست شده‌اند.
خلاصه یا توضیح کلی
این بخش یک نمای کلی از عملکردها و مشخصات قطعه ارائه می‌دهد.
مشخصات
صفحه مشخصات شامل اعدادی است که نیازها و قابلیت‌های قطعه را توصیف می‌کنند.
نمودار اتصال پایه‌ها یا پین‌اوت
این بخش شامل لیستی از پایه‌های قطعه، موقعیت‌ها و عملکردهای آن‌ها است.
نمودارهای زمانی
این بخش شرحی از روابط زمانی در سیگنال‌ها را ارائه می‌دهد که شامل چگونگی ارسال داده‌ها و سرعت ارسال و دریافت آن‌ها است
شماتیک‌ها
این بخش شماتیک‌های نمونه‌ای از مدارهایی که از قطعه استفاده می‌کنند را ارائه می‌دهد.
حداقل و حداکثر مقادیر مطلق
این بخش مقادیر حداقلی و حداکثری قابل‌قبول برای ولتاژ تأمین، مصرف توان، جریان ورودی، دماهای ذخیره‌سازی، عملیاتی، لحیم‌کاری و غیره را ارائه می‌دهد.
اطلاعات کاربردی
این صفحه توضیحات دقیق‌تری از عملکرد پایه‌ها، دستورالعمل‌هایی برای ارتباط با قطعه و لیستی از دستورات را ارائه می‌دهد.
شرایط عملیاتی توصیه‌شده
این شرایط ممکن است شامل ولتاژ و دامنه‌های مختلف عملکرد، اطلاعات زمانی، دماهای مجاز، آدرس‌های باس و دیگر اطلاعات عملکردی مفید باشد.
ویژگی‌های عملکردی یا جداول درستی
جداول درستی توضیح می‌دهند که چگونه ورودی‌های مختلف بر خروجی‌های مختلف قطعه تأثیر می‌گذارند.
ابعاد فیزیکی
این بخش معمولاً شامل ابعاد حداقلی/معمولی/حداکثری، موقعیت و اندازه‌های اتصالات است.
اطلاعات سفارش
لیستی از کدهای مختلف سفارش برای بسته‌های مختلف قطعه را ارائه می‌دهد.
اطلاعات بسته‌بندی
این بخش ابعاد بسته‌هایی که قطعه در آن‌ها قرار دارد را ارائه می‌دهد که اطلاعات بسیار مفیدی برای طراحی PCB هستند.
استراتژی خواندن دیتاشیت یک قطعه به نوع قطعه و اطلاعاتی که نیاز دارید بستگی دارد. اگر با قطعات پسیو یا آی‌سی‌هایی با بسته‌بندی استاندارد کار می‌کنید، احتمالاً کمتر بر روی ابعاد فیزیکی تمرکز دارید و بیشتر به مشخصات الکتریکی اهمیت می‌دهید.
یک دیتاشیت خوب، مشخصات الکتریکی مهم موردنیاز را همراه با اطلاعات بسته‌بندی، در همان صفحه اول خلاصه می‌کند. برخی از دیتاشیت‌ها به‌خوبی بخش‌بندی شده‌اند و شامل یک فهرست مطالب واضح هستند، درحالی‌که برخی دیگر اطلاعات را بدون هیچ‌گونه سازمان‌دهی مشخص، در یک دیتاشیت شلوغ ارائه می‌دهند.
بیشتر دیتاشیت‌ها معمولاً شامل اطلاعات مشابهی هستند و به‌صورت مشابهی سازمان‌دهی شده‌اند. همان‌طور که گفتیم، به طور معمول، بخش‌هایی را خواهید یافت که مشخصات الکتریکی قطعه، حداکثر مقادیر مطلق (Absolute Maximum Ratings)، پیکربندی پین‌ها (Pin Configurations)، چیدمان‌ها (Layouts)، و ابعاد بسته‌بندی را توضیح می‌دهند. همچنین، اسناد فنی معمولاً شامل نمودارهای زمانی (Timing Diagrams) و گراف‌هایی هستند که نشان می‌دهند چگونه تغییرات در عوامل مختلف، مانند دما یا رطوبت محیط، بر عملکرد قطعه تأثیر می‌گذارد.
دیتاشیت‌های قطعات دیجیتال، به‌ویژه آن‌هایی که از یک پروتکل ارتباطی استفاده می‌کنند، معمولاً شامل نمودارهای زمانی هستند. این نمودارها نشان می‌دهند که بیت‌ها با چه نرخی به ورودی چیپ می‌رسند یا تغییرات در ورودی‌ها با چه سرعتی بر سطح خروجی چیپ تأثیر می‌گذارند. برخی از دیتاشیت‌ها برای آی‌سی‌ها، به‌ویژه آن‌هایی که عملکردهای منطقی را پیاده‌سازی می‌کنند، همچنین جداول درستی (Truth Tables) را شامل می‌شوند. این جداول توضیح می‌دهند که مقادیر ورودی پین‌های آی‌سی چگونه بر خروجی تولیدشده توسط آن تأثیر می‌گذارند.
دیتاشیت قطعاتی مانند میکروکنترلرها و میکروپردازنده‌ها معمولاً جزئیاتی در مورد ساختار حافظه (Memory Layout) و دستورات پشتیبانی‌شده برای نوشتن برنامه‌ها ارائه می‌دهد.
برای یافتن اطلاعات کارآمد در مستندات یک قطعه، باید ابتدا خود قطعه را شناسایی کنید. بسیاری از قطعات استاندارد در اندازه‌های مختلف عرضه می‌شوند و ویژگی‌هایی دارند که بر رفتار الکتریکی قطعه تأثیر می‌گذارند. بااین‌حال، این تفاوت‌ها معمولاً در یک دیتاشیت واحد و با جداولی که ورودی‌های مختلف برای این تفاوت‌ها را نشان می‌دهند، خلاصه می‌شوند.
برای مثال، دیتاشیت یک آی‌سی شیفت رجیستر ۸ بیتی استاندارد را در نظر بگیرید. جدولی که در پایین سمت راست قرار دارد، برخی از شماره قطعاتی را که این سند پوشش می‌دهد، فهرست کرده است.
تصویر زیر نمونه‌ای معمول از صفحه اول یک دیتاشیت را نشان می‌دهد. این صفحه شامل فهرستی از رایج‌ترین انواع قطعاتی است که در این سند پوشش داده شده‌اند، همراه با یک نمای کلی و فهرستی از ویژگی‌هایی که برای همه این انواع است. تصویر زیر از یک دیتاشیت گرفته شده که می‌توانید آن را از وبسایت آی سی سیسوگ دانلود کنید. در ادامه نیز بخش‌های همین دیتاشیت را بررسی می‌کنیم.
صفحه اول دیتاشیت معمولاً شامل یک توضیح کوتاه و کلی از عملکرد قطعه و یک فهرست نشانه‌گذاری شده از مهم‌ترین ویژگی‌ها و مشخصات الکتریکی آن است. این فهرست معمولاً شامل ولتاژ ورودی، توان خروجی و ویژگی‌های سوئیچینگ است. صفحه اول همچنین اغلب یک دیاگرام عملکردی کلی از قطعه را نشان می‌دهد و گاهی تولیدکنندگان کاربردهای هدفمند موردنظر را نیز فهرست می‌کنند.
بهترین روش برای شروع مطالعه یک دیتاشیت این است که ابتدا با اطلاعات کلی در صفحه اول آشنا شوید تا بفهمید قطعه چه کاری انجام می‌دهد و چگونه می‌توان آن را در یک مدار استفاده کرد.
دیتاشیت یک قطعه هنگام طراحی مدار یا برد مدارچاپی (PCB) بسیار مفید است، زیرا مستندات فنی قطعه معمولاً شامل ابعاد فیزیکی و تلورانس‌های احتمالی تولیدی است که می‌توانید از آن‌ها برای ایجاد پدها و سوراخ‌های نصب موردنیاز در طراحی خود استفاده کنید.
دیتاشیت‌های فنی شامل نقشه‌های دقیق هستند که ابعاد و تلورانس‌های تولیدی تمام بسته‌بندی‌های موجود را نشان می‌دهند. طراحان می‌توانند از این اطلاعات برای ایجاد قطعات سفارشی در نرم‌افزار طراحی PCB خود استفاده کنند.
بسیاری از برنامه‌های طراحی PCB از قبل شامل رایج‌ترین قطعات هستند، بنابراین احتمالاً توضیحات مربوط به پیکربندی پین‌ها برای شما مفیدتر خواهد بود. نقشه‌های پین‌آوت (Pinout) معمولاً در دیتاشیت‌های آی‌سی‌ها یافت می‌شوند. پین‌آوت، عملکرد هر پین روی بسته‌بندی آی‌سی را توصیف می‌کند و به‌ویژه در زمان نمونه‌سازی بدون استفاده از طراحی PCB مفید است.
نقشه پین‌آوت عملکرد هر پین یک دستگاه را توضیح می‌دهد و معمولاً یک جدول تکمیلی جزئیات بیشتری را ارائه می‌کند.
دیتاشیت‌ها معمولاً یک نقشه پین‌آوت برای هر بسته‌بندی شامل می‌شوند و این نقشه معمولاً با جدولی همراه است که عملکرد و شماره پین مرتبط با هر بسته‌بندی را فهرست می‌کند.
در اغلب طراحی‌های غیرتکراری لازم است دیتاشیت‌ها را عمیق‌تر از صفحه اول مطالعه کنید. درک مقادیر حداکثر مطلق یک قطعه برای اطمینان از عملکرد صحیح آن در طول عمر خود ضروری است. همواره باید این مقادیر را در نظر گرفت تا از آسیب و عملکرد نادرست جلوگیری شود.
یک مثال از این مقادیر، حداکثر ولتاژ تغذیه مطلق است که نباید از آن فراتر رفت تا از آسیب به قطعه جلوگیری شود. علاوه بر ولتاژ، بیشتر دیتاشیت‌ها شامل مقادیر حداکثر برای جریان و محدودیت‌های فنی دیگر، مانند حداکثر فرکانس ساعت نیز هستند.
در جدول بالا حداکثر ولتاژ تغذیه، جریان‌های مجاز و محدوده دمایی ایمن برای عملکرد شیفت رجیستر آورده شده است.
شرایط عملیاتی توصیه‌شده، پارامترهایی را خلاصه می‌کند که سازنده قطعه برای استفاده طولانی‌مدت پیشنهاد می‌کند. نزدیک ماندن به این مقادیر، عملکرد صحیح و قابلیت اطمینان قطعه را در طول عمر مورد انتظار آن تضمین می‌کند که معمولاً در دیتاشیت نیز ذکر می‌شود.
علاوه بر فهرست‌کردن مقدار حداقل، مقدار اسمی و حداکثر شرایط عملیاتی توصیه‌شده، این جدول اطلاعاتی را در مورد سرعت واکنش چیپ به تغییرات ورودی در شرایط خاص ارائه می‌دهد. در این مورد، زمان‌های تغییر ورودی چیپ با افزایش ولتاژ ورودی کاهش می‌یابد.
هنگام کار با قطعات دیجیتال، ممکن است بخواهید به جداول درستی (Truth Tables) و نمودارهای زمانی (Timing Diagrams) نگاهی دقیق‌تر بیندازید تا رفتار آی‌سی را بهتر درک کنید. جداول درستی روش ساده‌ای برای نشان‌دادن این موضوع هستند که چگونه ورودی‌های یک قطعه دیجیتال بر خروجی آن تأثیر می‌گذارند.
جداول درستی که گاهی جداول عملکرد (Function Tables) نیز نامیده می‌شوند، تمامی ترکیب‌های ممکن ورودی و تأثیر آن‌ها بر خروجی را نشان می‌دهند. این تأثیر می‌تواند به‌صورت توضیحی یا با ارائه مقادیر خروجی مشخص، مانند حالت دیجیتال، نشان داده شود. در مثال بالا، به‌جای ارائه مقادیر دقیق، توصیفی عملکردی از خروجی‌ها ارائه شده است.
هنگام خواندن جداول درستی بالا، به این نکته دقت داشته باشید که L نشان‌دهنده یک ورودی/خروجی پایین (Low) و H نشان‌دهنده یک حالت بالا (High) است. همچنین، X به معنای "اهمیتی ندارد" (Don’t Care) است، یعنی حالت یک ورودی در یک مورد خاص بر خروجی تأثیری ندارد و می‌تواند بالا یا پایین باشد بدون اینکه تغییری در خروجی ایجاد کند. همچنین، فلش روبه‌بالا (↑) نشان‌دهنده تغییر حالت از پایین‌به‌بالا (Low به High) است و فلش روبه‌پایین (↓) تغییر حالت از بالابه‌پایین (High به Low) را نشان می‌دهد.
برای مثال، در ردیف آخر جدول درستی، توضیح داده شده که بدون توجه به وضعیت پین‌های SER، SRCLK، SRCLR، و OE، زمانی که RCLK از حالت پایین‌به‌بالا تغییر می‌کند، چیپ داده را در رجیستر خود ذخیره می‌کند.
نمودارهای زمانی (Timing Diagrams) بینش عمیق‌تری درباره رفتار چیپ هنگام تغییر مقادیر ورودی خاص ارائه می‌دهند. این نمودارها ترتیب دقیق و تأخیرهای بین تغییرات حالت را نیز نشان می‌دهند. با استفاده از نمودارهای زمانی می‌توانید بفهمید که ورودی‌های خاص برای چه مدت باید پایدار بمانند تا چیپ آن‌ها را به‌عنوان ورودی‌های معتبر تشخیص دهد. این مرحله به‌ویژه هنگام پیاده‌سازی پروتکل‌های ارتباطی اهمیت زیادی دارد.
نمودارهای زمانی بینش بیشتری در مورد رفتار یک قطعه و ترتیب تغییرات حالت ارائه می‌دهند.
در نهایت، ممکن است بخواهید نمودارهای مختلفی را که تغییرات در ورودی یا پارامترهای محیطی را با تغییرات در رفتار قطعه مرتبط می‌کنند، مطالعه کنید. این نمودارها معمولاً در بخش‌های انتهایی دیتاشیت قرار دارند.
مثال بالا شامل چهار نمودار است که ارتباط ویژگی‌های فیزیکی مختلف با یکدیگر را نشان می‌دهند. خطوط موجود در هر نمودار نشان‌دهنده حداقل، حداکثر، و شرایط بهینه عملکرد قطعه هستند.
برای مثال، شکل ۲ نشان می‌دهد که چگونه ولتاژ تغذیه و جریان با یکدیگر مرتبط هستند. سه خط مجزا در نمودار به حداقل دمای عملیاتی مطلق قطعه (۵۵- درجه سلسیوس)، حداکثر دمای عملیاتی (۱۲۵+ درجه سلسیوس)، و رفتار چیپ در دمای عملیاتی توصیه‌شده (۲۵+ درجه سلسیوس) مربوط می‌شوند.
به‌عنوان یک سازنده باتجربه، می‌توانید با استفاده از چنین نمودارهایی بینش‌های مهمی درباره عملکرد یک قطعه تحت شرایط مختلف به دست آورید تا قابلیت اطمینان و مقاومت طراحی‌های الکترونیکی خود را افزایش دهید.
هنگام مقایسه قطعات، جست‌وجو برای کاربردها یا یافتن مشخصات، از "Ctrl+F" برای پیداکردن اشاره‌های مهم به کلمات کلیدی در دیتاشیت استفاده کنید. ممکن است نیاز باشد چندین کلمه کلیدی مختلف را امتحان کنید تا اطلاعات مفیدی به دست آورید، اما با "Ctrl+F" می‌توانید به‌سرعت در یک دیتاشیت بزرگ جست‌وجو کنید.
دیتاشیت‌ها مستندات فنی برای قطعات الکترونیکی هستند و به‌عنوان دفترچه راهنمای قطعات عمل می‌کنند. ازآنجاکه مهندسان مخاطب اصلی دیتاشیت‌ها هستند، این مستندات ممکن است در ابتدا کمی گیج‌کننده باشند، به‌ویژه برای تازه‌کارها. بااین‌حال، حتی به‌عنوان یک مبتدی، می‌توانید با پیروی از یک رویکرد سیستماتیک هنگام مطالعه دیتاشیت، حداکثر بهره را از آن ببرید.
معمولاً صفحه اول دیتاشیت مفیدترین بخش است. این صفحه معمولاً شامل یک خلاصه کلی از قطعه، ویژگی‌های معمول آن در شرایط بهینه، کاربردهای هدف، یک دیاگرام عملکردی ساده و شماره قطعات مختلف است.
در گام بعدی، باید بخشی را پیدا کنید که شرایط عملیاتی بهینه و حداکثر مقادیر مطلق را فهرست کرده است. شما باید مدار خود را طوری طراحی کنید که قطعه معمولاً در شرایط بهینه عمل کند و از حداکثر مقادیر مطلق تجاوز نکند.
به‌عنوان یک مهندس باتجربه، می‌توانید از نمودارهای زمانی دقیق‌تر قطعات دیجیتال بهره زیادی ببرید. جداول درستی خلاصه‌ای از چگونگی تأثیر ورودی‌های یک چیپ بر پین‌های خروجی آن هستند. در نهایت، بیشتر دیتاشیت‌ها شامل نمودارهایی هستند که شرایط عملیاتی خاص را با رفتار قطعه در این شرایط مرتبط می‌سازند. به‌عنوان‌مثال، یک نمودار می‌تواند نشان دهد که چگونه جریان خروجی با تغییرات سطح ولتاژ ورودی تغذیه تغییر می‌کند.
