Понимание электронных схем

Если вы интересуетесь электроникой, вам наверняка интересно, как работают электронные схемы. По сути, это компонент каждого электронного устройства, о котором вы только можете подумать. Без цепей электрические токи не могут проходить через отдельные электронные части различных устройств.

Электронная схема обычно состоит из различных электронных деталей, таких как резисторы, транзисторы и конденсаторы. Связь между этими отдельными частями создается с помощью проводов или дорожек, по которым проходит электричество. Работа схемы может быть простой или сложной, в зависимости от сочетания различных элементов.

Сегодня схемы традиционно представлены в виде печатных плат, где различные части контура соединяются между собой путем припаивания деталей к плате для создания конечного продукта.

Компоненты схемы

Как уже говорилось, электронная схема обычно состоит из различных электронных деталей, таких как резисторы, транзисторы и конденсаторы.

Резисторы

Резисторы являются фундаментальными компонентами электронных схем. Они представляют собой пассивные устройства, которые вносят сопротивление в электрическую цепь для управления протеканием электрического тока. Единицей измерения сопротивления является ом (Ω).

Существуют различные типы резисторов, но все они выполняют одну и ту же основную функцию - контролируют протекание тока. Значение резистора обычно обозначается на его корпусе с помощью системы цветовых кодов.

Резисторы могут использоваться для различных целей в схемах. Например, с их помощью можно регулировать уровни сигналов, делить напряжения и устанавливать коэффициент усиления операционных усилителей. Кроме того, они играют важную роль в схемах, в которых выполняются операции, зависящие от времени, например в фильтрах и генераторах.

Конденсаторы

Конденсаторы - это еще один тип пассивных компонентов, используемых в электронных схемах. Они накапливают и отдают электрическую энергию в цепи. Единицей измерения емкости является фарад (F), но большинство конденсаторов, используемых в электронике, имеют значения емкости в диапазоне микрофарад (µF), нанофарад (nF) или пикофарад (pF).

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолирующим материалом, называемым диэлектриком. Когда к пластинам прикладывается напряжение, в диэлектрике создается электрическое поле, в результате чего на пластинах накапливаются положительные и отрицательные заряды. Этот накопленный заряд может быть выпущен обратно в цепь, когда это необходимо.

Конденсаторы обычно используются в фильтрующих устройствах, где они удаляют помехи из источников питания. Они также используются в схемах синхронизации, аналоговых эквалайзерах и многих других приложениях.

Транзисторы

Транзисторы - это активные компоненты, которые могут усиливать сигналы или работать в качестве переключателей. Они являются фундаментальными строительными блоками современных электронных устройств. Транзистор состоит из трех слоев полупроводникового материала и может иметь либо два слоя n-типа со слоем p-типа между ними (npn-транзистор), либо два слоя p-типа со слоем n-типа между ними (pnp-транзистор).

Три слоя образуют два pn-перехода в транзисторе, и именно взаимодействие между этими переходами позволяет транзистору работать в качестве усилителя или переключателя. Три части транзистора называются эмиттером, базой и коллектором.

Транзисторы могут использоваться в самых разных схемах и устройствах, включая усилители, генераторы и цифровые переключатели. Они являются важнейшими компонентами как аналоговых, так и цифровых схем.

Типы цепей

Микросхемы можно разделить на три вида: аналоговые, цифровые и схемы смешанных сигналов.

Аналоговые схемы

Это тип схем, использующих энергию в ее первозданном виде. Лучше всего он отображается на электронных схемах, где соединения между частями представлены символами (где провода выглядят как линии, а различные электронные детали соответствуют определенной эмблеме).

Для аналоговых цепей существуют две основные конструкции: параллельная и последовательная.

• При параллельном соединении все электронные детали подключены к одному источнику энергии. Ток, проходящий через отдельные компоненты цепи, делится между ними в зависимости от их сопротивления.
• В последовательной цепи отдельные компоненты соединены друг с другом таким образом, что ток, потребляемый одной частью, используется всеми остальными. При таком соединении выход из строя одной из частей приводит к сбою в работе всего устройства.

Цифровые схемы

В этом типе соединения энергия обрабатывается как образец. Это означает, что сигналы принимаются устройством в виде представления логических и числовых соответствий. Информация в этом случае обрабатывается и принимает форму двоичного кода. Цифровые схемы гораздо проще в проектировании, чем аналоговые.

Смешанные сигнальные схемы

Это разновидность схемотехники, которая использует в своей работе как аналоговые, так и цифровые схемы. Она использует смесь обоих сигналов для достижения различных целей. В большинстве устройств аналоговые схемы используются для усиления сигналов, которые подготавливают их к преобразованию в цифровые коды.

Принципиальные схемы

Принципиальные схемы, с другой стороны, предоставляют вам карту электрического потока. Это средство, с помощью которого вы можете получить представление о том, как ток следует за последовательностью в электронном устройстве, что позволяет наглядно представить его работу.

Основная причина создания такого изображения - схематическое изображение электрических компонентов, а также проводов и соединяющих их дорожек. Принципиальная схема позволяет удобно ремонтировать электронное устройство. Кроме того, если вы знаете, что делаете, то у вас будет достаточно времени, чтобы устранить неисправность прибора гораздо быстрее.

Микросхемы в вашей повседневной жизни

Электронные схемы - часть вашей повседневной жизни. Возможно, вы не всегда осознаете это, но есть ряд приборов, которые требуют использования этих соединений, прежде чем вы сможете ими воспользоваться. В некотором роде, вы испытываете много удобств в жизни благодаря надежным схемам, присутствующим в различных устройствах, которые вы используете каждый день.

Представьте свою жизнь без электрических цепей, и вы наверняка поймете, насколько они важны для вас. Без этих электрических соединений жизнь будет более сложной и отсталой. Возможно, понимание электроники не является вашей сильной стороной, но знание того, как схемы способствуют их работоспособности, наверняка удовлетворит ваше любопытство и позволит лучше понять, как работают электронные приборы.

Будущее электронных схем

По мере развития технологий электронные схемы становятся все меньше и сложнее. Это привело к созданию интегральных схем, которые содержат тысячи и даже миллионы транзисторов на одном кристалле. Эти достижения позволили создать более мощные и эффективные электронные устройства.

В будущем мы можем ожидать еще большего прогресса в технологии электронных схем. К ним можно отнести разработку квантовых схем, которые могут произвести революцию в области электроники и привести к созданию невероятно мощных квантовых компьютеров.

Заключение

Понимание электронных схем необходимо каждому, кто интересуется электроникой. Будь вы любитель, собирающий свои собственные устройства, или профессиональный инженер, твердое понимание принципов работы схем позволит вам создавать более эффективные и действенные электронные устройства. Поэтому в следующий раз, когда вы будете пользоваться электронным устройством, уделите время тому, чтобы оценить сложную сеть цепей, обеспечивающих его работу.