Электронная схема — изделие , сочетание отдельных электронных компонентов , таких как резисторы , конденсаторы , диоды , транзисторы и интегральные микросхемы , соединённых между собой.

Различные комбинации компонентов позволяют выполнять множество как простых, так и сложных операций, таких как усиление сигналов , обработка и передача информации и так далее Электронные схемы строятся на базе дискретных компонентов, а также интегральных схем , которые могут объединять множество различных компонентов на одном полупроводниковом кристалле .

Соединения между элементами могут осуществляться посредством проводов , однако в настоящее время чаще применяются печатные платы , когда на изолирующей основе различными методами (например, фотолитографией ) создаются проводящие дорожки и контактные площадки, к которым припаиваются компоненты .

Для разработки и тестирования электронных схем применяются макетные платы , позволяющие при необходимости быстро вносить изменения в электронную схему.

Раздел электроники, изучающий проектирование и создание электронных схем, называется схемотехника .

Классификация

Обычно, при рассмотрении, электронные схемы классифицируются на:

• аналоговые ;
• цифровые ;
• гибридные (смешанные).

Аналоговые схемы

В аналоговых электронных схемах напряжение и ток могут изменяться непрерывно во времени, отражая какую-либо информацию. В аналоговых схемах существуют два базовых понятия: последовательное и параллельное соединения. При последовательном соединении, примером которого может быть новогодняя гирлянда, через все компоненты в цепочке течёт один и тот же ток. При параллельном соединении на выводах всех компонентов создаётся одно и то же электрическое напряжение, но токи через компоненты различаются: суммарный ток делится в соответствии с сопротивлением компонентов.

Основными элементами для построения аналоговых устройств являются резисторы (сопротивления), конденсаторы, катушки индуктивности, диоды , транзисторы , а также соединительные проводники. Обычно аналоговые схемы представляются в виде принципиальных электрических схем . За каждым элементом закреплено стандартное обозначение: например, проводники обозначаются линиями, резисторы — прямоугольниками и так далее.

Электрические цепи подчиняются законам Кирхгофа :

• алгебраическая сумма токов в любом узле цепи равна нулю;
• алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю.

При анализе реальных схем следует учитывать паразитные элементы: так, у реальных соединительных проводников существует сопротивление и индуктивность, несколько лежащих рядом проводников образуют ёмкость и так далее.

Цифровые схемы

В цифровых схемах сигнал может принимать только несколько различных дискретных состояний, которые обычно кодируют логические или числовые значения . В подавляющем большинстве случаев используется бинарная (двоичная) логика , когда одному определённому уровню напряжения соответствует логическая единица, а другому — ноль. В цифровых схемах крайне широкое применение находят транзисторы, из которых строятся логические ячейки (вентили) : И , ИЛИ , НЕ и их различные комбинации. Также, на базе транзисторов создаются триггеры — ячейки, которые могут находиться в одном из нескольких устойчивых состояний, и переключаться между ними при подаче внешнего сигнала. Последние могут быть использованы как элементы памяти: например, SRAM (статическая оперативная память с произвольным доступом) сделана на их основе. Другой тип памяти — DRAM — основан на способности конденсаторов запасать электрический заряд.

Цифровые схемы по сравнению с аналоговыми той же сложности значительно проще в разработке и анализе. Это связано с тем, что логические ячейки на выходе выдают только определённые уровни напряжений, и разработчику не надо заботиться об искажениях, усилении, смещении напряжения и прочих аспектах, которые необходимо учитывать при разработке аналоговых устройств. По этой причине, на основе логических элементов могут создаваться сверхсложные схемы с огромной степенью интеграции элементов, содержащие на одном кристалле миллиарды транзисторов, стоимость каждого из которых получается ничтожно малой. Именно это во многом и определило развитие современной электроники.

Гибридные схемы

Гибридные схемы объединяют элементы, относящиеся к аналоговой и цифровой схемотехнике. Среди прочих, к ним относятся компараторы , мультивибраторы , ФАПЧ , ЦАП , АЦП . Большинство современных радиоприборов и устройств связи используют гибридные схемы. К примеру, приёмник может состоять из аналоговых усилителя и преобразователя частот, после чего сигнал может быть преобразован в цифровую форму для дальнейшей обработки.

См. также

• Электросхема
• Интегральная схема

Примечания

Ссылки

• - electronic blog circuits projects
• - Simple electronic circuits and projects
• - Electronic Circuits and Projects for the hobbyist
• - Videos and animations
• - Tutorials
• - Electronics Blog