Виды схемотехники. Элементы электронных схем
Схемотехника — это научно-техническое направление, которое занимается созданием, проектированием, отладкой и синтезом электронных устройств и схем различного назначения.
Самой распространенной классификацией элементов электронных схем является классификация по виду вольтамперной характеристики. Согласно ей элементы схем делятся на пассивные и активные. Пассивными считаются те элементы, которые используются для регулирования напряжений и токов в электрических цепях, без увеличения мощности. Их параметры и характеристики не зависят от прилагаемых напряжений и токов. Они чаще всего могут описываться самыми простыми линейными уравнениями. Пассивные элементы схем производятся в дискретном исполнении. К таким элементам относятся базовые (катушки индуктивности, конденсаторы емкости, резисторы), элементы, построенные на базе электромагнитов (реле и соленоиды), пьезоэлектрические элементы (кварцевый резонатор), линии задержки и т.п.
К активным элементам электронных схем относятся интегральные схемы и полупроводниковые приборы, которые способны преобразовывать электрические сигналы по форме и и величине. Работа таких элементов может быть описана сложными нелинейными уравнениями, а параметры зависят от протекающих токов и приложенных напряжений. Для функционирования таких элементов необходимо наличие источников питания. К активным элементам относятся полупроводниковые приборы (диод, варикап, тиристор, транзистор и т.п.), вакуумные приборы (электронные лампы и т.п.).
Понятие схемотехники применимо к широкому ряду устройств, от сложных систем до отдельных транзисторов внутри интегральных схем. Решение простых задач в области схемотехники может быть сделано всего одним специалистом. Для решения более сложных задач, возникает необходимость в компьютерном моделировании и системном подходе. Основная задача схемотехники заключается в разработке структуры электронных схем, которые могут обеспечить выполнение всех установленных функций и расчет параметров составляющих схемы. Схемотехника делится на:
- Цифровую схемотехнику.
- Аналоговую схемотехнику.
- Аналого-цифровую схемотехнику.
Этапы схемотехнических работ
Схемотехнические работы делятся на подготовительный и основные этапы. На подготовительном этапе проводится прототипирование. Данная процедура позволяет уменьшить время разработки электронных схем, благодаря снижению количества грубых ошибок. В зависимости от будущей конструкции разрабатываемого устройства, прототипирование может использоваться, как для всего устройства в целом, так и для его составных частей.
Прототипирование — это процесс «черновой» реализации базовых функциональных возможностей будущего изделия, с целью анализа его работы в целом.
Все схемотехнические работы можно разделить на следующие этапы:
- Разработка технического задания на электронную схему, которая удовлетворяет требованиям заказчика.
- Разработка принципиальной электронной схемы, которая должна соответствовать положениями технического задания.
- 3 Инженерный расчет параметров и характеристик составляющих электронной схемы и их подбор.
- Создание макета электронной схемы с целью проверки ее функциональности и конструкции.
- Доработка электронной схемы, согласно результатам ее тестирования.
- Окончательный подбор материалов и комплектующих, разработка технологии изготовления.
- Изготовление предсерийного объекта с целью его испытания.
- Испытания предсерийного объекта.
- Утверждение производственных чертежей и подписание актов приемки изделия заказчиком и исполнителем.
- Сопровождение производства для доработки схемы.
В техническом задании на схемотехнические работы обязательно должны быть сформулированы функции, которые должны выполняться готовой схемой. Данное задание представляет собой описание требований, которые предъявляются схеме, включая разнообразные электрические параметры, например, характеристики выходных и входных сигналов, источников питания и компонентов электропотребления.
Конструирование электронной схемы состоит из ряда этапов. Первый этап заключается в переводе требований и положений ранее разработанного технического задания к обработке сигналов, в блок-схемы преобразований. Эти блок-схемы рассматриваются функционально, что позволяет разбивать сложные задачи на мелкие.
Предсерийная электронная схема создается с целью проверки соответствия электронной схемы требованиям технического задания. Готовые результаты схемотехнических работ представляют собой законченные чертежи, а также используемые технологии производства и инструкции по их применению.
