Как устроены радиоэлектронные схемы. Какие компоненты используются в радиоэлектронике. Что такое резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Как работают транзисторы и микросхемы. Как научиться паять и собирать простые радиоэлектронные устройства.
Основы радиоэлектроники: ключевые понятия и компоненты
Радиоэлектроника — это область науки и техники, изучающая принципы работы и применения электронных устройств для передачи, приема и преобразования информации с помощью электромагнитных колебаний. Ключевыми понятиями радиоэлектроники являются электрический ток, напряжение, сопротивление, емкость и индуктивность.
Основными компонентами радиоэлектронных схем являются:
- Резисторы — ограничивают ток в цепи
- Конденсаторы — накапливают электрический заряд
- Катушки индуктивности — создают магнитное поле
- Диоды — пропускают ток только в одном направлении
- Транзисторы — усиливают и переключают электрические сигналы
- Интегральные микросхемы — выполняют сложные функции
Для построения работающих устройств эти компоненты соединяются в электрические схемы согласно законам электротехники. Понимание принципов работы базовых компонентов и умение читать принципиальные схемы — основа для изучения радиоэлектроники.
Измерительные приборы в радиоэлектронике: мультиметр и осциллограф
Важнейшими измерительными приборами для радиолюбителя являются мультиметр и осциллограф. Как они работают и для чего применяются?
Мультиметр (тестер) позволяет измерять:
- Напряжение постоянного и переменного тока
- Силу тока
- Сопротивление
- Емкость конденсаторов
- Проверять исправность диодов и транзисторов
Это универсальный прибор для базовой диагностики электронных схем. Осциллограф позволяет наблюдать форму электрических сигналов во времени. С его помощью можно:
- Измерять амплитуду, частоту и фазу сигналов
- Анализировать искажения сигналов
- Выявлять неисправности в радиоэлектронных устройствах
Умение работать с этими приборами необходимо для практического изучения и отладки радиоэлектронных схем.
Пайка как основной метод монтажа радиоэлектронных компонентов
Пайка — это процесс соединения металлических деталей с помощью расплавленного припоя. Это основной метод монтажа радиоэлектронных компонентов на печатных платах. Какие инструменты нужны для пайки и как освоить эту технику?
Базовый набор для пайки включает:
- Паяльник
- Припой
- Флюс
- Губку для очистки жала паяльника
- Пинцет
- Бокорезы
Основные этапы процесса пайки:
- Зачистка и лужение соединяемых поверхностей
- Нанесение флюса
- Нагрев места пайки паяльником
- Добавление припоя
- Формирование галтели припоя
- Остывание и проверка качества соединения
Для освоения техники пайки нужна практика. Начинать лучше с простых соединений на макетных платах, постепенно переходя к монтажу реальных схем.
Печатные платы: основа современной радиоэлектроники
Печатная плата — это пластина из диэлектрика с нанесенными на нее проводящими дорожками, на которой монтируются электронные компоненты. Какие бывают виды печатных плат и как они изготавливаются?
Основные виды печатных плат:
- Односторонние — дорожки только с одной стороны
- Двусторонние — дорожки с двух сторон
- Многослойные — несколько слоев дорожек
Этапы изготовления печатной платы:
- Создание рисунка дорожек (трассировка)
- Нанесение защитного слоя фоторезиста
- Экспонирование через фотошаблон
- Проявление рисунка
- Травление меди
- Удаление фоторезиста
- Нанесение паяльной маски
- Сверление отверстий
Современные печатные платы изготавливаются промышленным способом, но радиолюбители могут делать простые платы в домашних условиях методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология).
Проектирование электронных схем: от идеи до готового устройства
Проектирование электронных устройств — это творческий процесс создания схемы, удовлетворяющей заданным требованиям. Каковы основные этапы проектирования и какие инструменты для этого используются?
Этапы проектирования электронного устройства:
- Постановка задачи, определение требований
- Разработка структурной схемы
- Выбор элементной базы
- Разработка принципиальной схемы
- Моделирование и расчет параметров
- Разработка печатной платы
- Изготовление макета, отладка
- Разработка конструкции
- Подготовка документации
Современные САПР (системы автоматизированного проектирования) позволяют выполнять большинство этапов в одной программе. Популярные САПР для радиоэлектроники: Altium Designer, KiCad, Eagle.
Аналоговая и цифровая электроника: сходства и различия
Вся радиоэлектроника делится на аналоговую и цифровую. В чем их принципиальное отличие и какие устройства к ним относятся?
Аналоговая электроника оперирует непрерывно изменяющимися сигналами. К ней относятся:
- Усилители
- Фильтры
- Генераторы сигналов
- Аналоговые датчики
Цифровая электроника работает с дискретными сигналами, принимающими только определенные значения (обычно 0 и 1). Это:
- Микроконтроллеры
- Процессоры
- Логические микросхемы
- АЦП и ЦАП
Современные электронные устройства часто сочетают аналоговые и цифровые узлы. Например, в смартфонах аналоговая часть отвечает за прием радиосигнала, а цифровая — за его обработку.
Микроконтроллеры: мозг современной электроники
Микроконтроллер — это миниатюрный компьютер на одном кристалле, содержащий процессор, память и периферийные устройства. Как работают микроконтроллеры и где они применяются?
Основные компоненты микроконтроллера:
- Центральный процессор (CPU)
- Оперативная память (RAM)
- Постоянная память (ROM, Flash)
- Порты ввода-вывода
- Таймеры
- АЦП и ЦАП
Микроконтроллер выполняет записанную в его память программу, управляя подключенными устройствами. Области применения микроконтроллеров:
- Бытовая техника
- Автомобильная электроника
- Промышленная автоматика
- Системы умного дома
- Робототехника
Популярные семейства микроконтроллеров: AVR, PIC, STM32. Для начинающих удобна платформа Arduino, позволяющая легко осваивать программирование микроконтроллеров.
Источники питания: сердце электронных устройств
Источник питания обеспечивает электронное устройство необходимым напряжением и током. Какие виды источников питания существуют и как они работают?
Основные виды источников питания:
- Линейные стабилизаторы
- Импульсные преобразователи
- Аккумуляторы
- Солнечные батареи
Принцип работы линейного стабилизатора:
- Понижение напряжения трансформатором
- Выпрямление диодным мостом
- Сглаживание пульсаций конденсатором
- Стабилизация напряжения
Импульсные преобразователи работают на высокой частоте, что позволяет уменьшить габариты. Они более эффективны, но создают высокочастотные помехи. При разработке устройств важно правильно выбрать тип источника питания, учитывая требования к напряжению, току и КПД.
Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь (136 книг)
| Показывать: | НазванияАннотацииОбложки |
| Сортировать по: | алфавитуавторамдате поступленияскачиваниямоценкамгоду изданияразмеру |
Зарегистрируйтесь / залогиньтесь для возможности сортировки книг.
- 1
- 2
- 3
- следующая ›
- последняя »
03.03.2023
— «Радiоаматор» — лучшее за 10 лет 19.43 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Журнал «Радiоаматор»
28.02.2023
— Л.В.Кубаркин,Е.А.Левитин. Занимательная радиотехника 1956 5.23 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Леонтий Владимирович Кубаркин
24.02.2023
— Методы расчёта магнитных систем электрических аппаратов 20.5 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Олег Болеславович Буль
— Основы теории и расчёта магнитных цепей 23.
28 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Болеслав Казимирович Буль
21.02.2023
— Электроника шаг за шагом. Практикум 11.51 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Всеволодович Ревич
28.01.2023
— Промышленная электроника 40.59 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Сергеевич Забродин
— Промышленная электроника 36.83 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Тадеуш Загаевский
— Справочник по радиоэлектронике 21.77 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Овсей Вениаминович Доброневский
— Введение в радиотехнику дециметровых и сантиметровых волн 4.59 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Электрические и магнитные цепи: основы электротехники. 2.3 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Учебное пособие для сержантов войск связи [главы 9—11] 1.
79 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Учебное пособие для сержантов войск связи [главы 1—8] 3.52 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Книга сельского радиолюбителя 6.23 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Электротехника для радистов 10.43 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Элементарная электротехника 6.17 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Электрические и магнитные цепи 46.61 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Иван Петрович Жеребцов
— Лабораторные работы по основам промышленной электроники 70.76 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Виктор Григорьев.
Герасимов — Олег Михайлович Князьков — Александр Евгеньевич Краснопольский — Пётр Сергеевич Культиасов — Алексей Дмитриевич Покровский
— Электротехника 37.68 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Ян Абрамович Шнейберг — Виктор Григорьев. Герасимов — Христина Эдуардовна Зайдель — Владимир Викторович Коген-Далин — Василий Васильевич Крымов
— Основы промышленной электроники 25.81 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Виктор Григорьев. Герасимов — Олег Михайлович Князьков — Александр Евгеньевич Краснопольский — Василий Васильевич Сухоруков
— Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники 52.86 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Григорий Гаврилович Рекус — Владлен Николаевич Чесноков
— Электротехника 34.4 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Василий Сергеевич Пантюшин
— Материалы электронной техники 37.
08 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Владимир Васильевич Пасынков — Валерий Сергеевич Сорокин
27.01.2023
— Промышленная электроника 102.44 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Сергей Павлович Миклашевский
— Силовая электроника 5.07 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Константинович Розанов
— Я из времени первых 6.84 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Евгений Михайлович Ляхович
— Электронные и квантовые приборы СВЧ 20.57 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Виктор Никол. Васильев
— Теория электрических цепей 14.07 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Георгиевич Толстов — Алексей Андреевич Теврюков
— Теория линейных электрических цепей 18.42 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Георгиевич Толстов
— Основы промышленной электроники 135.
93 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Юрий Андреевич Исаков — Анатолий Петрович Платонов — Владимир Семёнович Руденко — Виталий Иванович Сенько — Виктор Васильевич Трифонюк
— Электрические измерения физических величин 25.96 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Самуил Абрамович Спектор
— Промышленная электроника 26.85 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Соломон Григорьевич Блантер
— Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле 11.95 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Лев Алексеевич Бессонов
— Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [7-е издание] 14.57 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Лев Алексеевич Бессонов
— Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [8-е издание] 37.72 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Лев Алексеевич Бессонов
26.
01.2023— Теоретические основы электротехники [Том 2] 28.09 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Леонид Робертович Нейман — Камо Серопович Демирчян
— Теоретические основы электротехники [Том 1] 34.93 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Леонид Робертович Нейман — Камо Серопович Демирчян
— Безопасность труда в приборо- и радиоаппаратостроении: Учеб. пособие 660 Кб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Виктор Иванович Козаченко — Вадим Петрович Котов — Татьяна Владимировна Колобашкина — Станислав Васильевич Михаленков — Борис Иванович Попов
— Ленты и диски в устройствах магнитной записи 3.12 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Евгений Павлович Котов — Михаил Иванович Руденко
24.01.2023
— Теоретические основы электротехники. Нелинейные цепи и основы теории электромагнитного поля [Том 2] 14.
36 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Пётр Афанасьевич Ионкин
— Теоретические основы электротехники. Основы теории линейных цепей [Том 1] 21.22 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Пётр Афанасьевич Ионкин
— Теоретические основы электротехники [Том 3] 34.74 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Константин Мих. Поливанов
— Теоретические основы электротехники [Том 2] 24.15 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Константин Мих. Поливанов
— Теоретические основы электротехники [Том 1] 33.15 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Константин Мих. Поливанов
— ТОЭ. Электромагнитное поле [Том 3] 9.1 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Григорий Иосифович Атабеков — Степан Давидович Купалян
— ТОЭ. Нелинейные электрические цепи [Том 2] 9.
4 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Григорий Иосифович Атабеков
— ТОЭ. Линейные электрические цепи [Том 1] 21.61 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Григорий Иосифович Атабеков
— Теоретические основы электротехники [Том 2] 14.44 Мб (скачать djvu) (скачать djvu+fbd) (читать) (читать постранично) — Григорий Иосифович Атабеков
— Электроника: теория и практика. Моделирование в среде TINA-8 67.62 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Владимир Александрович Алёхин
— Электротехника: теория и практика. Моделирование в среде TINA-8 60.45 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Владимир Александрович Алёхин
— Электротехника, электроника и схемотехника. Лабораторный практикум в облачной среде схемотехнического проектирования TINACloud 47.82 Мб (скачать pdf) (скачать pdf+fbd) (читать) (читать постранично) — Владимир Александрович Алёхин
Зарегистрируйтесь / залогиньтесь для выкачки нескольких книг одним файлом.
- 1
- 2
- 3
- следующая ›
- последняя »
Радиоэлектроника, радиотехника, связь. Список книг. Главная страница.
ЛитВек — электронная библиотека >> Все жанры >> Техника >> Радиоэлектроника, радиотехника, связь
КОММЕНТАРИИ 1600
Саттар. Во сне и наяву
Эми Эванс
С большим удовольствием прочитала книгу :»Саттар.Во сне и наяву»-1.Спасибо.Но где же продолжение???
Лена 08-03-2023 в 21:25 #190846
Фургон сырного цвета
Элизабет Дами
Крутая книга советую почитать
Кирилл 07-03-2023 в 19:04 #190845
В оковах твоей Тьмы. Книга 1 (СИ)
Светлана Тимина (Extazyflame)
Почему там куски из первой книги? На всех сайтах файлы с этой книгой битые(
Анна 06-03-2023 в 18:44 #190841
Вперед в прошлое.
Возвращение пираньи — 2
Александр Александрович Бушков
ХОРОШАЯ СЕРИЯ НО ХОТЕЛОСЬ БЫ ПРОДОЛЖЕНИЯ. КОНЦОВКУ.
АНТОН 06-03-2023 в 15:47 #190840
Родовая земля
Александр Сергеевич Донских
Романом Александра Донских Род. зем. зачитался. Дочитал и захотелось дальше прожить с героями. Воображение включает роман и героями и языком и сюжетом. Что-то магическое в этом произведении. Однозначно что надо читать, причём всем поколениям пригодится чтобы жизнь свою выправлять. Слава!!!
I. 04-03-2023 в 15:32 #190836
Открытия и гипотезы, 2014 №12
Спасибо за ваши журналы. Они очень интересные. У меня есть за все года.
Анелия 03-03-2023 в 19:29 #190835
НД 2 (СИ)
Антон Викторович Текшин
Доброе время суток, а есть ли 3 книга этого цикла непутёвый демон? Уж очень понравилась эта история)))))
Александр 02-03-2023 в 09:56 #190832
Две свадьбы и одни похороны
Дмитрий Старицкий
Дмитрий, это продолжение Вашего автобуса?
Бережно храню это произведение, несмотря на скомканное окончание.
Алексей 01-03-2023 в 00:26 #190826
Переход: Обрести свой дом.
Елена Гагуа
Включения переводятся на русский для неискушённых?
Читать желаю, переживаю заранее, что не смогу понять и уловить нюансы.
Алексей 01-03-2023 в 00:14 #190825
Фагоцит (СИ)
Дан Лебэл
Что за бред? зачем три одинаковых книги? Он их всего написал четыре…
stasyck 28-02-2023 в 15:46 #190824
ВСЕ КОММЕНТАРИИ
главная 1 2 3 4 … 9 »
Техника >>
Радиоэлектроника
Радиоэлектроника — область науки и техники, охватывающая теорию, методы создания и использования устройств для передачи, приёма и преобразования информации с помощью электромагнитной энергии. Термин появился в 50-х годах XX века. Википедия
Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложностиАвтор: В В Дригалкин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь, Сделай сам Серия: — Год издания: 2007 Язык книги: русский Страниц: 114
|
Если у вас есть огромное желание дружить с электроникой, если вы хотите создавать свои самоделки, но не знаете, с чего начать, — воспользуйтесь самоучителем «Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности». Эта… … Полное описание книги
Комментировать : 2 : 2 : 5 : 3 : 0 : 0
Энциклопедия радиолюбителяАвтор: В М Пестриков Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2001 Язык книги: русский Страниц: 407
|
Энциклопедия приглашает читателя в страну практической электроники.
Основная цель книги — заинтересовать различного возраста читателей радиоэлектроникой и компьютерной техникой, а также помочь в овладевании основами электроники как в теоретических,… … Полное описание книги
Комментировать : 0 : 4 : 2 : 3 : 2 : 0
Юный радиолюбитель [7-изд]Автор: Виктор Гаврилович Борисов Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 1985 Язык книги: русский Страниц: 695
|
В форме популярных бесед книга знакомит юного читателя с историей и развитием радио, с элементарной электро- и радиотехникой, электроникой. Она содержит более пятидесяти описаний различных по сложности любительских радиовещательных приемников и.
.. … Полное описание книги
Комментировать : 1 : 2 : 0 : 3 : 1 : 0
Занимательная электроникаАвтор: Юрий Всеволодович Ревич Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2015 Язык книги: русский Страниц: 696 Доступен ознакомительный фрагмент книги!
|
На практических примерах рассказано о том, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. От физических основ электроники, описания устройства и принципов работы различных радиоэлектронных компонентов,… … Полное описание книги
Комментировать : 8 : 7 : 5 : 8 : 12 : 0
Искусство схемотехники. Том 1 [Изд.4-е]Автор: Пауль Хоровиц , Уинфилд Хилл Переводчик: М Н Микшис , О А Соболева , А И Коротов , Б Н Бронин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 1993 Язык книги: русский Страниц: 546
|
Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков… … Полное описание книги
Комментировать : 5 : 3 : 4 : 8 : 4 : 0
Путеводитель в мир электроники. Книга 2 org/Person»>Автор: Борис Юрьевич Семенов , Игорь Петрович ШелестовЖанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2004 Язык книги: русский Страниц: 340
|
Вторая книга продолжает рассказ о радиотехнике и радиоэлектронике. Читатели, познакомившиеся с первой книгой, без труда смогут повторить описанные здесь конструкции и узнать много нового. Приведено описание полезных в быту конструкции и устройств,… … Полное описание книги
Комментировать : 1 : 0 : 2 : 0 : 1 : 0
Искусство схемотехники. Том 2 [Изд.4-е]Автор: Пауль Хоровиц , Уинфилд Хилл Переводчик: Б Н Бронин Б Н , К Г Финогенов К Г , Л В Поспелов Л В , Ю В Чечёткин Ю В Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 1993 Язык книги: русский Страниц: 490
|
Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники.
В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков… … Полное описание книги
Комментировать : 3 : 1 : 2 : 4 : 1 : 0
В помощь радиолюбителю. Выпуск 9Автор: Вильямс Адольфович Никитин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: Электроника своими руками Год издания: 2007 Язык книги: русский Страниц: 37
|
В данном выпуске приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания каждой схемы. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого… … Полное описание книги
Комментировать : 2 : 4 : 1 : 5 : 3 : 0
Осциллограф-ваш помощник (как работать с осциллографом) org/Person»>Автор: Б С ИвановЖанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 1991 Язык книги: русский Страниц: 97 Книга изъята из публичного доступа!
|
Электронный осциллограф — универсальный прибор, который может стать незаменимым помощником радиолюбителя. Анализ на экране осциллографа формы и прохождения сигналов через различные цепи делает наглядными процессы настройки радиотехнических устройств… … Полное описание книги
Комментировать : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0
Искусство схемотехники. Том 3 [Изд.4-е]Автор: Пауль Хоровиц , Уинфилд Хилл Переводчик: И И Короткевич , К Г Финогенов , М Н Микшис , М П Шарапов , О А Соболева Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 1993 Язык книги: русский Страниц: 502
|
Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники.
В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков… … Полное описание книги
Комментировать : 0 : 1 : 1 : 4 : 2 : 0
Радиоэлектроника для начинающих (и не только)Автор: В В Бессонов Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2001 Язык книги: русский Страниц: 396
|
Данной книгой автор намерен вовлечь в интереснейший мир радиоэлектроники новых юных поклонников этого творчества. Подача материала производится от простого к сложному. Использован многолетний опыт преподавания в радиокружке. Книга рассчитана… … Полное описание книги
Комментировать : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0
Самоучитель по радиоэлектронике org/Person»>Автор: Михаил Николаевич НиколаенкоЖанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2006 Язык книги: русский Страниц: 167
|
Вы держите в руках книгу, которая представляет собой сборник практических рекомендаций и советов по проектированию, изготовлению и наладке аналоговых и цифровых электронных устройств различного назначения. Каждый читатель в соответствии со своим… … Полное описание книги
Комментировать : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0
В помощь радиолюбителю. Выпуск 20Автор: Валерий Александрович Никитин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: — Год издания: 2007 Язык книги: русский Страниц: 36
|
В этой книге приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания различных приборов.
Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого… … Полное описание книги
Комментировать : 1 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0
В помощь радиолюбителю. Выпуск 8Автор: Вильямс Адольфович Никитин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: Электроника своими руками Год издания: 2006 Язык книги: русский Страниц: 36
|
В данном выпуске приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания каждой схемы. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого… … Полное описание книги
Комментировать : 3 : 2 : 6 : 5 : 3 : 0
В помощь радиолюбителю. Выпуск 7Автор: Вильямс Адольфович Никитин Жанр: Радиоэлектроника, радиотехника, связь Серия: Электроника своими руками Год издания: 2006 Язык книги: русский Страниц: 36
|
В данном выпуске приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания каждой схемы. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого… … Полное описание книги
Комментировать : 2 : 1 : 4 : 2 : 3 : 0
главная 1 2 3 4 … 9 »
Содержание | Ultimate Electronics Book
0. Введение
Почему это бесплатная интерактивная книга по электронике.
- 0.
1 Введение - 0.2 Учебное пособие по схемам и моделированию
1 Введение1. Концептуальные основы инженерии
Мощные средства решения проблем системного уровня для электроники и не только.
- 1.1 Алгебраические приближения
- 1.2 Порядки величины, логарифмические шкалы и децибелы
- 1.3 Комплексные числа
- 1.4 Линейный и нелинейный
- 1.5 Системы уравнений
- 1.6 Установившееся состояние и переходный процесс
- 1.7 Модель с сосредоточенными элементами
- 1.8 Термодинамика, энергия и равновесие
- 1. EX Глава 1 Примеры схем
- Скоро появятся новые разделы…
EX Глава 1 Примеры схем2. Линейная электроника постоянного тока
Физико-математические задачи для решения простейшего класса цепей: линейных и постоянного тока.
- 2.1 Электроны в покое
- 2.2 Электроны в движении
- 2.3 Напряжение и ток
- 2.4 Идеальные источники
- 2.5 Земля
- 2.6 Сопротивление и закон Ома
- 2.7 Мощность
- 2.8 Практические резисторы: производственные допуски, общие значения и цветовые коды
- 2. 9 Практические резисторы: номинальная мощность (мощность)
- 2.10 Практические резисторы: температурный коэффициент
- 2.11 Практические резисторы: потенциометры
- 2.12 Резисторы последовательно и параллельно
- 2.13 Закон напряжения Кирхгофа и закон тока Кирхгофа
- 2.14 Маркировка напряжений, токов и узлов
- 2.15 Решение схемных систем
- 2.16 Суперпозиция
- 2.17 Обрыв цепи и короткое замыкание
- 2.18 Эквивалентные цепи Thevenin и Norton
- 2. 19 Максимальная передаваемая мощность и согласование импеданса
- 2.20 Максимальная передача сигнала и минимизация межкаскадной нагрузки
- 2.21 Зависимые (контролируемые) источники
- 2.22 Зависимая обратная связь от источника
- 2.23 Суперпозиция с зависимыми источниками
- 2.24 Переключатели
- 2.25 Делители напряжения
- 2.EX Глава 2 Примеры схем
- Скоро появятся новые разделы…
9 Практические резисторы: номинальная мощность (мощность)
19 Максимальная передаваемая мощность и согласование импеданса3. Первый взгляд на Active Logic
- Вскоре…
4. Переменный ток (AC)
- Вскоре…
5.
Нелинейные элементы- Вскоре…
6. Производные
- Вскоре…
7. Операционные усилители
Универсальный базовый элемент линейной аналоговой схемы.
- 7.1 Идеальный операционный усилитель (операционный усилитель)
- 7.2 Буфер напряжения операционного усилителя
- 7.3 Эталонное напряжение операционного усилителя
- 7.4 Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе
- 7.5 Инвертирующий усилитель на операционных усилителях
- 7.6 Трансимпедансный усилитель на операционных усилителях
- 7.EX Глава 7 Примеры схем
- Скоро появятся новые разделы…
8.
Многоступенчатые системы- Вскоре…
9. МОП-транзисторы
- Вскоре…
10. БЖЦ
- Вскоре…
11. Многокаскадные усилители
- Вскоре…
12. Транслинейный
- Вскоре…
13. Цифровой
- Вскоре…
14. Смешанный режим
- Вскоре…
15. Конструкция блока питания
- Вскоре…
16. Дополнительные темы
- Вскоре…
17. Шум
- Вскоре…
18. Прототипы и производство электроники
- Вскоре…
19. Следующие шаги
- Вскоре…
электронов в покое | Ultimate Electronics Book
Ultimate Electronics: Практические схемы и анализ
≡ Оглавление
»
2.
2
Электрические силы, поля, потенциалы и поведение электрического заряда в материалах. 19 минут чтения
Как описано во введении к этой книге, знакомство с физикой электричества и магнетизма является необходимым условием. См. этот раздел для дальнейших ссылок.
Вот краткий концептуальный обзор:
Есть два знака заряда: положительные заряды (протоны) и отрицательные заряды (электроны). Эти два плюс нейтрально заряженные нейтроны и есть элементарные частицы, из которых состоят атомы.
(Есть и другие элементарные заряженные частицы, такие как мюоны и позитроны. Если вы не изучаете их специально, вы не увидите их в практической электронике.)
Заряд квантуется. Это означает, что заряды представляют собой дискретные частицы. У вас может быть 1 или 2 электрона, но не может быть 1,5 электрона.
Тем не менее, в большей части практической электроники мы имеем дело с таким количеством электронов, что рассматриваем заряд и его потоки как континуум , статистически усредненную непрерывную величину, а не дискретную величину.
(Однако существуют исключения.)
Электрические заряды воздействуют на другие заряды. Величина этой силы зависит от обратного квадрата расстояния между ними.
Заряды одного знака отталкиваются. Заряды противоположного знака притягиваются.
Закон Кулона:
F=Q1Q2(4πε)r2
Величина силы между двумя точечными зарядами Q1 и Q2 на некотором расстоянии р зависит от произведения их значений заряда Q1Q2 .
Обратите внимание, что в этом умножении нет ничего волшебного. По сути, это просто подсчет всех парных взаимодействий между дискретными квантованными зарядами. Для каждый протон в Q1 , он почувствует влечение к на каждые электронов в Q2 . Если их измерять в единицах количества элементарных зарядов, то Q1Q2 будет просто количеством возможных пар. Остальное — просто перевод единиц измерения из счетчиков в кулоны.
Закон Кулона выше для точечных зарядов . Протоны и электроны можно рассматривать как точечные заряды.
Однако во многих практических ситуациях заряд распределен в пространстве:
- линейный заряд имеет некоторую линейную плотность заряда ql на единицу длины
- площадь заряда имеет некоторую площадь плотности заряда qA на единицу площади
- объемный заряд имеет некоторую объемную плотность заряда qV на единицу объема
Эти распределения связаны с законом Кулона посредством многомерного исчисления.
Вместо того, чтобы говорить о силе между двумя зарядами, мы иногда говорим об электрическом поле, создаваемом одним зарядом Q1 .
Любой другой сбор, например Q2 , почувствует силу, пропорциональную напряженности и направлению поля в его текущем положении, умноженную на значение заряда Q2 .
Fon Q2=Q2Efrom Q1
Мы часто используем фразу тестовый заряд , чтобы указать, что мы говорим о гипотетическом точечном заряде, вставленном в определенное место. Это позволяет нам использовать электрическое поле, чтобы определить, какие силы будут воздействовать на эту частицу.
Мы часто больше говорим о полях, чем о силах между зарядами, потому что геометрия ситуации дает полезные описания полей. Например, в конденсаторе с плоскими пластинами заряды «размазаны» по плоскости, и чтобы определить силу пробного заряда между пластинами, нам пришлось бы просуммировать все отдельные заряды. Однако эта же ситуация дает очень простую конфигурацию поля.
Описание электрического поля является эквивалентным описанием того же явления, что и электрические силы. Выберите силовой или полевой подход: избегайте двойного счета.
Электрическое поле является векторным полем: оно указывает направление, в котором пробный заряд будет толкаться электрической силой.
Один из распространенных «трюков» исчисления с несколькими переменными заключается в том, что вместо рассмотрения векторного поля, где каждая позиция отображается в вектор, мы иногда можем записать это поле как градиент некоторой потенциальной функции. (Обычно добавляется и отрицательный знак.
) 9z)
Эта потенциальная функция V напряжение. Поскольку электрическое поле существует во всем пространстве, существует и потенциальная функция.
Подробнее об этом мы поговорим в разделе «Напряжение и ток».
Опять же, как и в случае с электрическими полями, разговор об электрическом потенциале — это всего лишь эквивалентное описание того же явления: заряды притягиваются и отталкиваются друг от друга.
Возможно, было бы удобнее думать о силах, полях или потенциалах в любом конкретном приложении для решения задач, но все три описывают одну и ту же основную физику, поэтому не допускайте двойного счета.
Превращая электрическое поле (вектор) в электрический потенциал (скаляр), мы полагались на математическое предположение, которое применимо только к консервативным векторным полям.
Получается, что из-за уравнений Максвелла электрические поля консервативны тогда и только тогда, когда нет изменяющихся во времени магнитных полей .
На самом деле, у нас есть много-много изменяющихся во времени магнитных полей, преднамеренных и непреднамеренных. Это означает, что электрического потенциала на самом деле не существует!
Однако мы можем сделать вид, что это так, инкапсулируя изменяющееся во времени поведение магнитного поля в дискретные компоненты, такие как катушки индуктивности и трансформаторы. Мы вернемся к этому предположению, когда будем обсуждать закон Кирхгофа о напряжении и закон Кирхгофа о токе в следующем разделе.
Чтобы получить немного физической интуиции об этом, давайте проведем физический мысленный эксперимент:
Вместо того, чтобы вообразить пробный заряд в магнитном поле, о чем у большинства из нас мало интуиции, давайте попробуем представить себе массу ( скажем, теннисный мяч в вашей руке) в присутствии внешнего гравитационного поля (подобного тому, которое прямо сейчас притягивает этот теннисный мяч к полу). Сначала начните с руки, направленной к полу, а затем поверните ее вверх к потолку: вам придется использовать свои мышцы и работать с мячом, чтобы поднять его.
Теперь продолжайте вращаться, пока ваша рука снова не окажется у пола: мяч будет работать против вашей руки, даже если ваша биология не оптимизирована для захвата этой энергии. Количество работы, проделанной на пути вверх, равно работе, проделанной на пути вниз; они в сумме равны нулю. Если бы это было иначе, вы могли бы либо получать, либо терять энергию, просто вращая руку по кругу, и если бы это было так, то вы могли бы построить вечный двигатель. Но вы не можете, потому что гравитационное поле — консервативное поле.
Электрическое поле (без каких-либо изменяющихся во времени магнитных полей) также является консервативным полем, и энергия не может быть получена или потеряна из него по замкнутому контуру.
Однако электрическое поле с изменяющимся во времени магнитным полем не является консервативным полем. И мы используем это каждый день с большим практическим эффектом: мы намеренно помещаем токи в петлю внутри изменяющихся во времени магнитных полей и используем их для извлечения электрической энергии из изменяющегося во времени магнитного поля (т.
электрическая энергия в магнитные поля (т.е. в двигателях).
Как бы то ни было, мы обычно инкапсулируем эти электромагнитные эффекты в нашу модель с сосредоточенными элементами и продолжаем предполагать, что электрическое поле на самом деле консервативно.
Понятно, что это может сбивать с толку и дезориентировать новичков. В 99% случаев безопасно просто предположить, что электрическое поле консервативно, но если вы что-то делаете с изменяющимися или движущимися магнитными полями, вы должны сделать небольшую мысленную пометку, чтобы помнить, что на самом деле это не так.
Полный заряд сохраняется во Вселенной. Мы не знаем процессов, создающих положительный заряд без одновременного создания отрицательного заряда.
Общий заряд также сохраняется в цепи. Оно не может «просочиться» и уйти куда-то в неизвестность. Можно построить генератор статического заряда, который передаст чистый отрицательный заряд (дополнительные электроны) объекту, однако какой-то другой объект останется с соответствующим чистым положительным зарядом (дефицит электронов).
Единицей заряда является кулон.
Заряд определяется как положительный для протонов и отрицательный для электронов, что мы обсудим подробнее в следующем разделе «Электроны в движении».
1 протон=1,602⋯×10−19 C1 электрон=−1,602⋯×10−19 C−1C=6,242⋯×1018 электронов
В веществе, состоящем из протонов и электронов, большинство электронов не могут свободно двигаться. Вместо этого они тесно связаны со своим ядром.
Однако в некоторых материалах и при определенных температурах некоторые электроны действительно могут свободно перемещаться к соседним атомам. Эти материалы называются проводниками.
Как правило, только небольшая часть общего заряда материала способна двигаться. Если вы изучали химию, вспомните концепцию валентных электронов, наименее прочно связанных с ядром.
Статические заряды в проводнике могут свободно перемещаться по проводнику.
Поскольку эти заряды могут двигаться, а заряды одного знака отталкиваются друг от друга, они, естественно, будут стремиться удалиться как можно дальше друг от друга.
Поэтому они будут распространяться на поверхность или края проводника, а не оставаться в объеме материала.
Если проводник находится во внешнем электрическом поле, заряды в проводнике могут свободно двигаться и будут ускоряться полем. Они перестроятся на поверхности проводника таким образом, что создаст противодействующее электрическое поле. Заряды будут двигаться до тех пор, пока не достигнут устойчивого состояния, когда поверхностные заряды полностью нейтрализуют любое электрическое поле внутри проводника, потому что любое оставшееся ненулевое поле вызовет движение большего количества зарядов.
Несмотря на то, что заряды перемещаются внутри проводника, падение напряжения в проводнике возвращается к нулю, потому что электрическое поле от поверхностных зарядов полностью компенсирует внешнее поле.
На протяжении всего процесса сохраняется сохранение заряда. Заряд, перемещающийся по поверхности от одной области к другой, оставляет равный и противоположный заряд на другой части поверхности.
В некоторых ранних экспериментах с электричеством вы можете услышать, что это называется индуцированный заряд . Если мы возьмем нейтральный проводящий стержень и поместим положительный статический заряд ближе к одному концу, отрицательные заряды в проводнике переместятся ближе к этому концу, оставив положительные заряды на другом конце. Если затем мы сломаем стержень пополам (или, менее сильно, разделим два полустержня, которые защелкнутся посередине), мы обнаружим, что каждый полустержень теперь не нейтрален: один имеет положительный заряд, а другой отрицательный.
Индуцированный электростатический заряд
Circuitlab.com/c5vwj2bc65ug5
Править — Моделирование
Говорят, что это индуцированный электростатический заряд, потому что заряд был индуцирован без какого-либо контакта с внешним зарядом. Это произошло просто потому, что проводящий объект находился в присутствии внешнего электрического поля, и заряды в проводнике нейтрализовали его влияние внутри стержня.
Напротив, заряды в изоляторе не могут двигаться, поэтому возможно любое распределение заряда в зависимости от того, как там были размещены заряды. Они могут быть внутри материала изолятора или могут быть на поверхности.
Эти заряды не могут свободно перемещаться, чтобы отталкивать внешнее электрическое поле, поэтому мы не получаем такого же эффекта индуцированного заряда.
Тенденция зарядов в проводнике перестраиваться вдоль поверхности, полностью компенсируя внешнее электрическое поле внутри проводника, приводит нас непосредственно к понятию емкости . Перестановка обнуляет поля внутри проводника, но создает поверхностные распределения заряда и ненулевые поля снаружи проводник.
Если мы создадим разность потенциалов между двумя проводящими поверхностями (например, с помощью батареи или другого источника напряжения), разность электрических потенциалов обязательно подразумевает ненулевое электрическое поле, что также подразумевает ненейтральное распределение зарядов в пространстве.
Потенциал, поле и распределение заряда неразрывно связаны как математический факт.
Если мы применим фиксированную разность потенциалов между двумя изначально нейтральными проводниками, некоторый заряд будет течь между ними до тех пор, пока у проводников не будет правильной разности потенциалов. Заряд + Q будет присутствовать на проводнике с положительным потенциалом и равным и противоположным -Q с другой.
Фактическое количество смещения заряда (и напряженность электрического поля) является сложной функцией геометрии и материалов ситуации. Общий эффект отражается основным уравнением конденсатора:
Q=C⋅V
, где Q — смещенный заряд в кулонах (симметрично +Q и -Q на противоположных концах), В — разность потенциалов в вольтах, а C емкость в фарадах. Емкость С фиксирует общий эффект геометрии и материалов ситуации между двумя рассматриваемыми проводниками.
Когда две проводящие пластины расположены на небольшом расстоянии друг от друга с изолирующим зазором постоянной ширины, это часто называют конденсатором с параллельными пластинами .
При приложении внешнего напряжения заряды перемещаются между двумя пластинами через источник внешнего напряжения до тех пор, пока разность электрических потенциалов на зазоре конденсатора не станет равной внешней разности потенциалов.
Параллельный пластинчатый конденсатор
Circuitlab.com/crwsv9kvuwa4u
Править — Моделирование
Эта геометрия достаточно проста, так что емкость может быть решена с помощью всего нескольких предположений, и получается, что:
C=kε0Ad
где ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, kε0=εmaterial для конкретного материала в зазоре, A — площадь перекрытия пластин, а d — расстояние зазора между пластинами.
Это говорит нам о том, что для данного внешнего напряжения V , величина водоизмещения заряда:
увеличивается, если мы заполняем зазор диэлектрическим материалом k>1
повышается, если увеличить площадь поверхности пластин
повышается, если мы сближаем пластины
На самом деле, поскольку положительные и отрицательные заряды находятся в непосредственной близости друг от друга, пластины испытывают электростатические силы, пытаясь притянуть их друг к другу!
Допустим, мы вставляем в воздушный зазор третью металлическую пластину, но не касаясь ни одной из двух пластин конденсатора.
Что происходит?
Конденсатор с параллельными пластинами и промежуточной пластиной
Circuitlab.com/cpewme68t29x3
Править — Имитация
Эта металлическая пластина находится в электрическом поле конденсатора, поэтому заряды перестраиваются на ее поверхности, компенсируя внутреннее поле, как показано на рисунке.
Когда пластина вставлена, эффективная емкость увеличивается из-за уменьшения эффективного зазора между пластинами. Существует меньшее расстояние, на котором может существовать электрическое поле, поэтому электрическое поле должно быть соответственно сильнее при фиксированной разности потенциалов. Более сильное электрическое поле эквивалентно утверждению, что требуется более высокая плотность поверхностного заряда. Это проявляется в увеличении емкости.
Диэлектрики и диэлектрическая проницаемость связаны с тем, могут ли материалы быть электрически поляризованы.
В вакууме «электрическая проницаемость свободного пространства» представляет собой определенную постоянную ε=ε0 .
В невакуумных материалах эффективная кулоновская сила может быть уменьшена, поскольку εmaterial>ε0 . Хотя это считается макроскопическим, усредненным, линейным эффектом, на самом деле это всего лишь линеаризованная, стационарная модель с сосредоточенными элементами, приближенная к поведению атомного масштаба. Вот почему:
Когда к реальному материалу прикладывается электрическое поле, материал может быть поляризуемым, так что внутренние электроны и протоны смещаются друг относительно друга на небольшую долю атомного радиуса. Этот сдвиг частично нейтрализует приложенное поле внутри материала.
Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью часто используются в качестве диэлектриков внутри конденсаторов. Мы можем хранить энергию в небольшом смещении, вызванном поляризацией материалов внутри.
Один из способов визуализировать эффект диэлектрика — подумать о конденсаторе с параллельными пластинами с промежуточным проводником, но вместо дополнительной металлической пластины (где заряды могут свободно перестраиваться) представить набор молекул, где положительные заряды фиксированы, и отрицательный заряд соединен с каждым положительным зарядом крошечной «пружиной».
При приложении внешнего поля отрицательные заряды в материале притягиваются к положительной пластине конденсатора и немного перемещаются к ней. Это смещение между положительным и отрицательным зарядами частично компенсирует электрическое поле внутри материала. (Напротив, металлическая пластина полностью нейтрализует его внутреннее электрическое поле .)
Когда конденсатор заряжается, необходимо выполнить работу над пружиной, чтобы растянуть ее, что требует большего заряда на пластинах конденсатора по сравнению с вакуумом. зазор. Эта энергия хранится внутри диэлектрического материала. Когда конденсатор разряжается, диэлектрик отдает эту энергию обратно в цепь, поскольку «пружина» расслабляется и высвобождает силу притяжения на лишние поверхностные заряды пластины.
Емкости есть везде, а не только там, где они нужны. Нежелательная, непреднамеренная емкость называется паразитной емкостью .
Каждая поверхность имеет небольшую, но не нулевую емкость относительно любой другой поверхности поблизости. Разница напряжений (например, вызванная батареей или другим источником напряжения) между двумя поверхностями приводит к возникновению линий электрического поля между ними. Наличие разности потенциалов или, что то же самое, линий электрического поля эквивалентно пространственному разделению положительных и отрицательных зарядов. Эти линии электрического поля могут свободно взаимодействовать с другими материалами в окружающей среде, и они это делают, вызывая разделение зарядов и в других материалах (оставаясь при этом совместимыми с сохранением заряда).
Благодаря этому процессу электрических полей, вызывающих разделение зарядов в проводниках, в основном все емкостно связано со всем остальным!
Емкостная связь особенно проблематична в электронных устройствах, где соседние контакты компонента находятся в непосредственной близости друг от друга, а соседние провода на печатной плате (PCB) часто имеют длину всего 100 мкм (0,004 дюйма)
отдельно или меньше. Близкое расположение вызывает более высокую емкость.
В качестве приблизительного ориентира нередко можно увидеть паразитные составляющие C=1–10 пФ. между соседними контактами и дорожками на печатной плате. Тщательная компоновка печатной платы может свести к минимуму, но не устранить их.
Обычный подход к проектированию заключается в размещении низкоомного слоя заземления слоя печатной платы непосредственно над или под сигнальными дорожками, чтобы линии электрического поля предпочтительно соединялись с этим заземлением (как в нашем проводящем обеденном столе). Добавление заземляющего слоя фактически увеличивает паразитную емкость . Однако из-за близости он может формировать линии электрического поля и направлять емкость в сторону узла заземления с низким импедансом (где он менее опасен) и в сторону от соседних сигнальных дорожек (где он может причинить наибольший вред).
Исключением для всего, что имеет емкостную связь со всем остальным, является ситуация, когда мы заключаем систему в проводящую коробку.
В закрытом состоянии не может быть емкостных эффектов между объектами внутри и снаружи коробки. Этот эффект экранирования работает, потому что статические заряды на внутренней поверхности проводящего экрана перестраиваются точно так, чтобы не допустить утечки любых силовых линий электрического поля. Точно так же статические заряды на внешней поверхности экрана перестраиваются, чтобы предотвратить проникновение внешних электрических полей.
(Это применимо исключительно к статическим зарядам. Обсуждение экранирования становится значительно сложнее, когда мы допускаем изменяющиеся во времени электромагнитные поля или, что то же самое, когда мы позволяем зарядам двигаться.)
Важно помнить, что емкость не является чем-то это происходит только в специально разработанных и купленных конденсаторах. Чтобы проиллюстрировать это, давайте проведем мысленный эксперимент с самодельным конденсатором, который вы могли бы легко построить в своей столовой.
Представьте себе изолирующий обеденный стол с изолирующей скатертью, на которую мы кладем батарею, а также две токопроводящие металлические обеденные пластины на соседних сервировках.
Первоначально пластины заряжены нейтрально. Но когда мы возьмем несколько зажимов типа «крокодил» и подсоединим каждую из клемм батареи к одной из металлических пластин, лежащих на столе, мы создадим разность потенциалов между пластинами. Небольшой заряд Q
течет от отрицательной пластины к отрицательной клемме батареи, через батарею, от положительной клеммы и к положительной пластине. Это приводит к тому, что положительная пластина удерживает заряд + Q
и отрицательная пластина для удержания заряда -Q
. Емкость этой схемы C=QV.
.
Поскольку между двумя пластинами существует разность потенциалов, линии электрического поля начинаются с положительной пластины и заканчиваются на отрицательной. Напряженность поля низкая, потому что линии поля расположены на большом расстоянии и проходят через воздух и стол.
Фактическое количество перемещенного заряда (и, следовательно, емкость) сильно зависит от геометрии этой ситуации. Например, больше заряда смещается, если пластины расположены ближе.
Заряд будет максимальным, если мы поместим тонкий изолирующий лист бумаги между двумя пластинами и сложим их так, как они будут лежать в шкафу, в основном как конденсатор с параллельными пластинами с бумажным диэлектриком! Но даже если пластины раздвинуты на столе далеко друг от друга, есть небольшое смещение заряда и, следовательно, емкость.
Далее предположим, что стол сам по себе стальной (проводник), но все еще накрытый изолирующей скатертью. Теперь мы подключаем клеммы аккумулятора к двум обеденным тарелкам на соседних сервировках. У проводящего стола теперь есть небольшая проблема: линии электрического поля, исходящие от двух обеденных тарелок, проходят через металлический стол.
Как обсуждалось ранее, статические заряды могут свободно перемещаться внутри проводника, и из-за линий электрического поля на заряды внутри проводящего стола действуют силы. Таким образом, мы получаем разделение зарядов внутри стального стола. На поверхности стола прямо под положительной пластиной образуется слой отрицательного заряда.
На поверхности стола прямо под отрицательной пластиной образуется равная и противоположная группа положительных зарядов.
Стол по-прежнему заряжен нейтрально, но мы вызвали разделение зарядов. Эти заряды продолжают двигаться до тех пор, пока они полностью не нейтрализуют любое электрическое поле внутри проводящего стола, потому что любое ненулевое поле будет создавать силу, заставляющую заряды двигаться.
После того, как эта ситуация разрешится, есть ли разница в напряжении в пределах таблицы? Нет: заряды перестраиваются точно так, чтобы нейтрализовать внешнее электрическое поле, что приводит к нулевому суммарному полю и, следовательно, к нулевому падению напряжения внутри проводящего стола.
Но последствия для емкости между двумя клеммами аккумулятора весьма драматичны. Падение напряжения теперь переносится очень короткими силовыми линиями электрического поля от положительной пластины к столу (только через изолирующую скатерть) и снова от стола к отрицательной пластине.
