Электронная цепь — это… Что такое Электронная цепь?

электронная цепь — Цепь, которая оснащена не менее чем одним электронным комплектующим. [ГОСТ Р 52161.1 2004 (МЭК 60335 1:2001)] EN electronic circuit circuit incorporating at least one electronic component [IEC 60335 1, ed. 4.0 (2001 05)] FR circuit… …   Справочник технического переводчика

электронная цепь — 3.10.2 электронная цепь (electronic circuit): Цепь, которая оснащена не менее чем одним электронным элементом. Источник: ГОСТ Р МЭК 60745 1 2005: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

защитная электронная цепь — 3.21 защитная электронная цепь: Электронная цепь, предотвращающая опасную ситуацию при ненормальных условиях работы. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

цепь — сущ., ж., употр. часто Морфология: (нет) чего? цепи, чему? цепи, (вижу) что? цепь, чем? цепью, о чём? о цепи и на цепи; мн. что? цепи, (нет) чего? цепей, чему? цепям, (вижу) что? цепи, чем? цепями, о чём? о цепях и о цепях 1. Цепью называют ряд… …   Толковый словарь Дмитриева

Электронная — 8. Электронная вычислительная машина ЭВМ Electronic computer Вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах Источник: ГОСТ 15971 90: Системы обработки информации. Термины и определения ориги …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электронная пушка — в составе электронно лучевой трубки Электронная пушка  устройство, с помощью которого получают пучок электронов с заданной кинетической энергией и заданной конфигурации. Чаще всего используется в кинескопах и других электронно лучевых тру …   Википедия

ГОСТ Р МЭК 60065-2002: Аудио-, видео- и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности — Терминология ГОСТ Р МЭК 60065 2002: Аудио , видео и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности оригинал документа: 2.6 Защита от поражения электрическим током, изоля ция 2.6.1 КЛАСС I Конструкция аппарата, в которой защита от… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рука с мечом, разрубающим цепь — ( …   Википедия

отказоустойчивая цепь — 3.1.54 отказоустойчивая цепь: Электрическая и/или электронная система, связанная с обеспечением безопасности, которая работает заданным образом в случае отказа оборудования. 3.1.55 выключатель безопасности: Электромеханическое устройство,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 52161.1-2004: Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Часть 1. Общие требования — Терминология ГОСТ Р 52161.1 2004: Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Часть 1. Общие требования оригинал документа: 3.4.2 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra low voltage): Напряжение, не превышающее 42 В между… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электрическая цепь что такое и из каких элементов состоит

Электрическая цепь – это соединение различных электрических или электронных деталей в одно. Для объединения используются проводники, которые пропускают через себя ток. Сами элементы могут самыми разнообразными – линейными, нелинейными, пассивными или активными. Любая электрическая цепь имеет в себе питание, включатель, провода, потребители тока. Она также должна быть замкнутой, иначе ток не сможет по ней протекать. Не являются электрической цепью заземляющие и зануляющие контуры.

В статье будет описано строение как сложных, так и простейших электрических цепей, как их грамотно создать, а главное обеспечить ее безопасность. В качестве дополнения, статья имеет в себе несколько видеороликов и интересный научный материал по теме.

Простейшая электрическая цепь

Основы электрических цепей

Как вода течет по водопроводу (по трубам, через краны, фильтры, счетчики и т.д.), так же электричество течет по цепи (проводам, электрическим и  электронным компонентам, через штекера и гнезда и т.д.). Электричество является одной из нескольких видов энергии, которая при своем течении может высвобождать свет, тепло, звук, радиоволны, механические движения, электромагнитные поля и т.д. Взять любую электротехнику (компьютер, мобильный телефон, электропечь, телевизор и т.д.), вся она содержит в себе электрические схемы, состоящие из различных электрических цепей, по которым течет ток, и на которых присутствует напряжение определенной величины и полярности.

Давайте более подробно разберем, что же собой представляет электрическая цепь, как именно по ней бежит ток. Итак, электрический ток — это упорядоченное движение электрических заряженных частиц. Напомню, что в твердых телах носителями электрического заряда являются электроны (частицы имеющие отрицательный заряд, он же минус). В жидкостях и газах носителями электрического заряда являются ионы (атомы и молекулы, у которых имеется недостаток электронов на своих орбитах, и имеющие положительный заряд, он же плюс). Чаще всего приходится иметь дело именно с движением электронов по электрической цепи именно в твердотельных проводниках (это металлы, кристаллы).

Сложная электрическая цепь

Электрическая цепь это некий замкнутый путь, по которому течет ток, бегут электрически заряженные частицы. Само перемещение этих частиц можно представить следующим образом. Как вам должно быть известно из уроков по физике все вещества состоят из атомов и молекул (мельчайшая частица самого вещества, его структурная составляющая). В твердых состояниях вещества атомы выстроены в определенном порядке, имеют так называемую кристаллическую решетку. У некоторых веществ электроны, что наиболее удалены от центра атома, могут легко отрываться от своего атома и переходить к соседнему. Так получается движение заряженных частиц внутри самого вещества.

Такие вещества являются проводниками электрического тока. Одни это делают хорошо, другие хуже (проводят ток). Если же взять такое вещество как медь (металл), который достаточно хорошо проводит через себя электричество и сделать из нее проволоку, то в итоге мы получим проводник электрического тока определенной длины.

Еще нужен источник тока, который в зависимости от своего принципа действия может на одном своем полюсе создавать переизбыток отрицательного заряда, а на другом — положительного (он же недостаток отрицательного).

Чтобы пошел ток нужен как бы мостик, соединяющий эти самые противоположные полюса. В роли этого моста, для перехода электрического заряда с одного полюса на другой, и будет выступать замкнутая электрическая цепь, состоящая из различных проводников.

Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В электрической цепи постоянного тока могут действовать как постоянные токи, так и токи, направление которых остается постоянным, а значение изменяется произвольно во времени или по какому-либо закону.

К примеру, мы просто обычной медной проволокой соединим полюса источника питания. В итоге через проволоку потечет ток (тот самый переизбыток электрических зарядов). Это будет, пожалуй, самой простой электрической цепью, которая может только создавать короткое замыкание этого самого источника питания. Но все же это электрическая цепь. Более полезной электроцепью будет такая схема — источник питания (обычная батарейка), провода, переключатель и лампочка (рассчитанная на напряжение источника питания). Когда мы все это соединим друг за другом (последовательно) мы уже получим электрическую цепь, где течение тока будет приносить пользу в виде излучения света электрической лампочкой.

Естественно, подобными простыми электрическими цепями электротехника не ограничивается. Если правильно подключать различные электрические и электронные компоненты между собой, подсоединяя к ним источник питания, создавая различные функциональные схемы, можно в итоге получать все то разнообразие электроустройств, которое мы сейчас имеем. И все они имеют различные по сложности электрические цепи.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В электрической цепи постоянного тока могут действовать как постоянные токи, так и токи, направление которых остается постоянным, а значение изменяется произвольно во времени или по какому-либо закону. Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы.

Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии. Они называются источниками питания.

Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.). Эти элементы называются приемниками электрической энергии (электроприемниками).

В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.).

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Источники питания цепи постоянного тока — это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.

Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы и др. Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых можно назвать самые основные — напряжение и мощность.

Для нормальной работы электроприемника на его зажимах (клеммах) необходимо поддерживать номинальное напряжение. Для приемников постоянного тока оно составляет 27, 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В.

Электрическая цепь и ее элементы.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов, называется схемой электрической цепи. Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах.

Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество.

Режим холостого хода — это режим, при котором тока в цепи нет. Такая ситуация может возникнуть при разрыве цепи. Номинальный режим бывает, когда источник питания или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства.

Эти значения соответствуют самым оптимальным условиям работы устройства с точки зрения экономичности, надежности, долговечности и пр.Режим короткого замыкания — это режим, когда сопротивление приемника равно нулю, что соответствует соединению положительного и отрицательного зажимов источника питания с нулевым сопротивлением.

Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышая номинальный ток. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным.

Согласованный режим источника питания и внешней цепи возникает в том случае, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению.

В этом случае ток в цепи в 2 раза меньше тока короткого замыкания. Самыми распространенными и простыми типами соединений в электрической цепи являются последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение элементов цепи

В этом случае все элементы подключаются к цепи друг за другом. Последовательное соединение не дает возможности получить разветвленную цепь — она будет неразветвленной. На рис. 1 показан пример последовательного соединения элементов в цепи.

В нашем примере взяты два резистора. Резисторы 1 и 2 имеют сопротивления R1 и R2. Поскольку электрический заряд в этом случае не накапливается (постоянный ток), то при любом сечении проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд. Из этого вытекает, что сила тока в обоих резисторах равная:

I = I1 = I2

А вот напряжение на их концах суммируется:

U = U1 + U2

Согласно закону Ома, для всего участка цепи и для каждого резистора в отдельности полное сопротивление цепи будет:

R = R1 + R2

В случае последовательного соединения проводников напряжения и сопротивления можно выразить соотношением:

U1/U2 = R1/R2

Размыкание трехфазного тока.

Параллельное соединение проводников

Когда два проводника соединяются параллельно, электрическая цепь имеет два разветвления. Точки разветвления проводников называют узлами. В них электрический заряд не накапливается, т. е. электрический заряд, поступающий за определенный промежуток времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за то же время. Из этого следует, что:

I = I1 + I2

где I — сила тока в неразветвленной цепи.

При параллельном соединении проводников напряжение на них будет одно и то же. Обозначим сопротивления параллельно соединенных двух проводников R1 и R2. Используя закон Ома для участков электрической цепи с данными сопротивлениями, можно выявить, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников, т. е.:

1/R = 1/R1 + 1/R2

Из этого вытекает:

R = R1R2/(R1 + R2)

Данная формула справедлива только для определения общего сопротивления двух проводников, соединенных параллельно. Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью. При параллельном соединении проводников их сопротивления и сила тока связаны соотношением:

I1/I2 = R2/R1

Соединения конденсаторов

У конденсаторов существует также два вида соединения: последовательное и параллельное.

Последовательное соединение. В этом случае обкладка одного конденсатора, заряженная отрицательно, соединена с обкладкой другого конденсатора, заряженного положительно. На рис. 3 показан пример последовательного соединения конденсаторов.

При данном типе соединения действует следующее правило: величина, обратная емкости батареи конденсаторов при последовательном соединении, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов. Из этого следует:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + …

При этом типе соединения емкость батареи конденсаторов меньше емкости любого из конденсаторов.

Параллельное соединение. При параллельном соединении конденсаторов положительно заряженные обкладки соединены с положительно заряженными, а отрицательно заряженные — с отрицательными (рис. 4).

В этом случае емкость батареи конденсаторов будет равна сумме электрических емкостей конденсаторов:

С = С1 + С2 + С3 + …

Соединения источников тока

При параллельном способе соединения источников тока соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы. Напряжение на разомкнутой батарее будет равно напряжению на каждом отдельном источнике, т. е. при параллельном способе соединения ЭДС батареи равна ЭДС одного источника. Сопротивление батареи при параллельном включении источников будет меньше сопротивления одного элемента, потому что в этом случае их проводимости суммируются.

При последовательном соединении источников тока два соседних источника соединяются между собой противоположными полюсами. Разность потенциалов между положительным полюсом последнего источника и отрицательным полюсом первого будет равна сумме разностей потенциалов между полюсами каждого источника.

Из этого вытекает, что при последовательном соединении ЭДС батареи равна сумме ЭДС источников, включенных в батарею. Общее сопротивление батареи при последовательном включении источников равняется сумме внутренних сопротивлений отдельных элементов.

Расчет электрических цепей

Основой расчета электрических цепей является определение силы токов в отдельных участках при заданном напряжении и заранее известном сопротивлении отдельных проводников. Допустим, общее напряжение на концах цепи нам известно. Известны также сопротивления R1, R2 … R6 подсоединенных к цепи резисторов R1, R2, R3, R4, R5, R6 (сопротивление амперметра в расчет не принимается). Следует вычислить силу токов I1, I2, … I6.

В первую очередь, нужно уточнить, сколько последовательных участков имеет данная цепь. Исходя из предложенной схемы, видно, что таких участков три, причем второй и третий содержат разветвления. Допустим, что сопротивления этих участков R1, R’, R”. А значит, все сопротивление цепи можно выразить как сумму сопротивлений участков:

R = R1 + R’ + R”

где R’ — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R2, R3 и R4, a R” — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R5 и R6. Применяя закон параллельного соединения, можно вычислить сопротивления R’ и R”:

1/R’ = 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 и 1/R” = 1/R5 + 1/R6

Для того чтобы определить силу тока в неразветвленной цепи с помощью закона Ома, нужно знать общее сопротивление цепи при заданном напряжении. Для этого следует воспользоваться формулой:

I = U/R

Из всего вышеизложенного можно вывести, что I = I1.

Но для определения силы тока в отдельных ветвях следует сначала вычислить напряжение на отдельных участках последовательных цепей. Опять же с помощью закона Ома можно записать:

U1 = IR1; U2 = IR’; U3 = IR”

Теперь, зная напряжение на отдельных участках, можно определить силу тока в отдельных ветвях:

I2 = U2/R2; I3 = U2/R3; I4 = U2/R4; I5 = U3/R5; I6 = U3/R6

Бывают случаи, когда нужно вычислить сопротивления отдельных участков цепи по уже известным напряжениям, силе токов и сопротивлении других участков, а также определить нужное напряжение по заданным сопротивлениям и силе токов. Метод расчета электрических цепей всегда одинаков и основан на законе Ома.

Электроцепь

Состав электрической цепи

Электрическая цепь включает (в общем случае): источник питания, рубильник (выключатель), соединительные провода, потребителей. Обязательно сформируйте замкнутый контур. В противном случае по цепи не сможет течь ток. Электрическими не принято называть контуры заземления, зануления. Однако по сути считаются таковыми, иногда здесь течет ток. Замыкание контура при заземлении, занулении обеспечивается посредством грунта.

Источники питания. Внутренняя, внешняя электрическая цепь

Для образования упорядоченного движения носителей заряда, формирующего ток, потрудитесь создать разность потенциалов на концах участка. Достигается подключением источника питания, который в физике принято называть внутренней электрической цепью. В противовес прочим элементам, составляющим внешнюю. В источнике питания заряды движутся против направления поля. Достигается приложением сторонних сил:

1. Обмотка генератора.
2. Гальванический источник питания (батарейка).
3. Выход трансформатора.

Напряжение, формируемое на концах участка электрической цепи, бывает переменным, постоянным. Сообразно в технике принято контуры делить соответствующим образом. Электрическая цепь предназначена для протекания постоянного, переменного тока. Упрощенное понимание, закон изменения упорядоченного движения носителей заряда воспринимается сложным. С трудом понимаем, переменный в цепи ток или постоянный.

Устройство электрической цепи

Род тока определен источником, характером внешней электрической цепи. Гальванический элемент дает постоянное напряжение, обмотки (трансформаторы, генераторы) – переменное. Связано с протекающими в источнике питания процессами. Сторонние силы, обеспечивающие движения зарядов, называют электродвижущими. Численно ЭДС характеризуется работой, совершаемой генератором для перемещения единичного заряда. Измеряется вольтами. На практике для расчета цепей удобно делить источники питания двумя классами:

1. Источники напряжения (ЭДС).
2. Источники тока.

В действительности неизвестны, имитацию пытаются создать практики. В розетке ожидаем увидеть 230 вольт (220 вольт по старым нормативам). Причем ГОСТ 13109 однозначно устанавливает пределы отклонения параметров от нормы. В быту пользуемся источником напряжения. Параметр нормируется. Величина тока не играет значения. Напряжение подстанции круглые сутки стремятся сделать постоянным вне зависимости от текущего запроса потребителей.

В противовес источник тока поддерживает заданный закон упорядоченного движения носителей заряда. Значение напряжения роли не играет. Ярким примером подобного рода устройств выступает сварочный аппарат на базе инвертора. Каждый знает: диаметр электрода прочно связан с толщиной металла, прочими факторами. Чтобы процесс сварки шел правильно, приходится с высокой степенью постоянства поддерживать ток.

Задачу решает электронный блок на основе инвертора. Ток, напряжение бывают постоянными, переменными. Закон изменения параметра роли не играет. Неважно, подключать ли электрическую цепь к источнику постоянного, переменного напряжения. Однако важно выдержать правильный размер параметра. К примеру, действующее значение ЭДС.

Выключатель

Рубильник позволит присоединить источник питания к проводам, потребителю. Каждый (за редким исключением) пользовался настенным выключателем. При замыкании-размыкании электрической цепи возникает искра. Объясняется наличием сопротивления емкостного типа. Для предотвращения искрения цепь дополняется дросселем, рубильник сформирован контакторами специального типа. Придуманы прочие технические решения, к примеру, катушка Тесла.

Провода

В технике провода изготавливают медные, алюминиевые. Связано с низким удельным сопротивлением металлов. Цена невысока. Выделяющееся на проводниках тепло определяется двумя параметрами:

• Сопротивление участка цепи.
• Электрический ток.

Понятно, второй параметр определяется нуждами потребителей. Поставщик стремится влиять на первый. Удельное сопротивление проводника предвидится по возможности низким. Ученых давно интересует явление сверхпроводимости. Металлы при понижении температуры теряют сопротивление. Уменьшаются потери. Среди полупроводников встречаются образцы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Абсолютное значение параметра металлов на порядки ниже.

Проблема с алюминием, медью проста: при протекании электрического тока в цепи температура растет. Повышается сопротивление участка, дополнительно усугубляя ситуацию. Получается замкнутый круг. Ученые считают: затруднение допустимо исправить, заручившись помощью явления сверхпроводимости.

Металл при некоторой низкой температуре резко, рывком снижает сопротивление, достигая нуля (выше рубежа график понижается плавно со скоростью 1/273 1/град). Проблема практического применения в том, что значения, провоцирующие скачок, низкие. Например, для свинца рубеж составляет 7,2 К. Экстремально низкая отрицательная температура по шкале Цельсия.

Ученые видят решение проблемы в открытии материалов, демонстрирующих явление сверхпроводимости при комнатных температурах. Тогда большие токи удастся передавать потребителям, избежав потерь. В электрической цепи, сформированной сверхпроводниками, заряды способны циркулировать бесконечно длительное время без внешней подпитки источником.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Электрическая цепь представляет собой группу заранее изготовленных элементов, соединенных определенным образом и предназначенных для протекания по ним электрического тока. Разница между активными и пассивными элементами электрической цепи заключается в следующем – активные элементы способны самостоятельно создавать в цепи ток, а пассивные могут только потреблять или накапливать электрическую энергию. Более подробно о создании, строении электроцепей можно узнать из материала Учебное пособие по электротехнике.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electrohobby.ru

www.mukhin.ru

www.websor.rul

www.vashtehnik.ru

Предыдущая

ТеорияЧему равна электроемкость конденсатора?

Следующая

ТеорияЧто такое короткое замыкание

Электронная цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Электронная цепь

Cтраница 1

Электронная цепь характеризуется двумя основными показателями: набором элементов и способом их соединения. В зависимости от числа полюсов, различают двухполюсные и многополюсные элементы.  [1]

Электронная цепь — электрическая цепь, в элементах которой используется явление электрической проводимости в газах, в вакууме и в полупроводниках.  [3]

Какая силовая электронная цепь постоянного тока

эквивалентна трансформатору.  [4]

Анализ электронной цепи включает в себя составление математической модели исследуемой цепи, например линейной схемы замещения, и математический анализ полученной модели. Рассмотрим анализ уже полученной модели, применив теорию графов.  [5]

Анализ электронных цепей, как активных, так и пассивных, основанный на матричном исчислении, позволяет определять передаточную функцию H ( s), связывающую две физические величины.  [6]

Для электронных цепей, использующих дискретные транзисторы в виде комплектующих элементов, при решении уравнений (1.35) — (1.38) вводят упрощения: устраняют из указанных уравнений Пространственные производные от плотности неосновных носителей.  [7]

Конструктор электронных цепей часто характеризует такие системы, как системы со смешанной отрицательной и положительной обратной связью, причем последняя относится к контуру с положительным усилением. Поскольку фазовый сдвиг, связанный с обычной передаточной функцией, зависит от частоты ( и может оказаться равным 180), то дать общее определение положительной и отрицательной обратной связи тяжело. Однако в большинстве случаев применение этих терминов ясно.  [9]

Моделирование электронных цепей состоит в определении функции цепи и отклонения функции цепи. Функция цепи зависит от параметров цепи в билинейной и биквадратной форме, на биквадратный случай распространяют метод корневого годографа. В определении отклонения функции цепи используются методы максимума и минимума, теоретико-вероятностный, Монте-Карло, методика смешанного расчета.  [10]

Синтез электронных цепей связывают с выбором таких эквивалентных схем, которые обладают оптимальными допусками. Синтез электронных цепей используют при решении проблемы точности с регулируемыми параметрами цепей.  [11]

Набор электронных цепей, которым должны снабжаться процессор или периферийные устройства с целью обеспечения совместимости их интерфейсов.  [12]

В электронных цепях для придания свойства однонаправленности и независимости при соединении данного элемента цепи с последующим используются катодные или эмиттерные повторители с коэффициентом передачи, близким к единице, и малым выходным сопротивлением. Часто условие независимости практичерки выполняется, если отдельные элементы цепи разделены усилительными каскадами. В дальнейшем для простоты, рассматривая какую-либо изолированную электрическую цепь или иное устройство, будем полагать условие независимости выполненным, не указывая, как это достигается.  [14]

В теории электронных цепей принято проектирование разделять на последовательные этапы: аппроксимацию, синтез схемы, синтез параметров элементов, синтез допусков.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Сеточная цепь — электронная лампа

Сеточная цепь — электронная лампа

Cтраница 1

Сеточная цепь электронных ламп

потребляет, вообще говоря, очень небольшую мощность, но величина этой мощности может сильно меняться в зависимости от типа лампы, режима, условий работы и определяется величиной токоз, протекающих в цепи сетки при данном напряжении на ней, так называемых сеточных токов лампы.  [1]

Способы подачи напряжения смещения в сеточной цепи электронной лампы разделяются на фиксированный и автоматический.  [3]

Эти контакты могут быть включены в сеточную цепь электронной лампы. В результате в анодной цепи будут импульсы с длительностью, соответствующей времени замыкания ( или размыкания) контактов.  [4]

Во многих из этих устройств используются индукционные датчики, включенные в сеточную цепь электронной лампы. Он представляет видоизмененный трансформатор в сочетании с электронной лампой. Трансформатор имеет подвижный сердечник и две вторичные обмотки. Сердечник С перемещается от действия контролируемого предмета или силы. А от положения сердечника зависит распределение магнитного потока в трансформаторе и напряжения Vi я Vs, индуктируемые в каждой из обмоток.  [6]

Электреты применяются в телефонной аппаратуре, в измерительной технике, в сеточных цепях электронных ламп и в других случаях, когда требуется постоянное напряжение при очень малом потреблении энергии.  [7]

Кремниевые стабилитроны в однокаскадном включении ( рис. 10.4 а) применяются только в сеточных цепях электронных ламп и в цепях без транзисторов.  [8]

Передатчик канала представляет собой одноламповый генератор с частотной модуляцией. Реле РП-4 переключает элементы колебательного контура в сеточной цепи электронной лампы в соответствии с двухполюсными посылками телеграфного аппарата. Генератор — трехчастотный с дезиацией частоты 45 гц.  [10]

К одной из серег обычных аналитических весов подвешен магнит 1, перемещающийся вдоль оси соленоида 2, прикрепленного к колонке весов. На коромысле укреплено зеркальце 3, которое отбрасывает луч от осветителя 4 на фотоэлемент 5, включенный в сеточную цепь электронной лампы 6 и управляющий анодным током лампы.  [11]

Импульсы отметки фазы могут быть получены различными способами. Оди из способов состоит в установке контактной группы, связанной с механизмом воздействия на образец. Эти контакты могут быть включены в сеточную цепь электронной лампы. В результате в анодной цепи будут импульсы с длительностью, соответствующей времени замыкания ( или размыкания) контактов. В качестве эквивалента контактов могут быть использованы фотосопротивления.  [12]

Фотоэлементы с двойной электродной системой применяются в мостовых схемах или в схемах, где может потребоваться индикация знака разбаланса с помощью светового луча. При применении фотоэлементов с двойной электродной системой исключается оптическая система, которая была бы необходима для получения тех же результатов с двумя отдельными фотоэлементами. Во всех фотоэлементах значение тока зависит от интегральной величины лучистой энергии, падающей на катод, и не зависит от распределения ее по поверхности. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом имеют высокое внутреннее сопротивление и благодаря этому могут включаться в сеточную цепь электронных ламп. Это исключительно удобно для простых релейных схем, где не требуется количественных измерений. Для целей измерения эту простейшую схему приходится усложнять, так как необходимо исключить погрешности вследствие дрейфа и помех.  [13]

Для улучшения динамических качеств системы в нее вводят дополнительные корректирующие цепи. Наиболее распространенные элементы корректирующих цепей рассматриваются в настоящем параграфе. Все они называются пассивными, так как не содержат источников энергии. Предполагается, что у всех этих элементов на выходе включено сопротивление гвых — оо. Таким сопротивлением, например, может быть сопротивление сеточной цепи электронной лампы.  [14]

Первая часть работы мало отличается от наладки аналогичных устройств, применяемых в фотоэлектронных реле или реле, реагирующих на изменение электропроводности ( см. стр. При этом счетчик заменяют сопротивлениями различной величины, эквивалентными счетчику, находящемуся в режимах различных скоростей счета. Эквивалентные сопротивления включают вместо счетчика и не делают никаких других изменений в схеме прибора. Замена эквивалентного сопротивления вызывает такое же изменение режима сеточной цепи электронной лампы или тиратрона, какое происходит при соответствующем изменении скорости счета счетчика.  [15]

Страницы:      1

Создана электронная «цепь» для альпинистов, которая могла предотвратить эльбрусскую трагедию

+ A —

В ее основе GPS-трекер и Bluetooth-метка

Объединить невидимой «сетью» группу альпинистов или путешественников, занимающихся профессиональным туризмом, для быстрого определения их местонахождения и спасения решили разработчики спецаппаратуры, резиденты технопарка «Жигулевская долина». Запрос на создание такой системы был получен ими еще задолго до трагедии, которая произошла в конце сентября на Эльбрусе.

Как сообщили «МК» в ВПК «Поток», здесь создали комплексную систему, которая позволила бы избежать трагедии. Каждому члену группы перед восхождением на гору или походом в лес выдается своеобразный набор путешественника в герметичном корпусе. Он состоит из обычного GPS-трекера, Bluetooth-метки, которые позволяют руководителю группы понимать, как далеко тот или иной участник группы от него удалился, а также радиомодуля, с помощью которого можно найти человека на расстоянии 200 метров при помощи радиолокатора. По словам директора компании Сергея Сычугова,  раньше такие устройства устанавливались в автомобили на случай их кражи и последующего розыска. Теперь вот решено перенести технологию для путешественников, создав отечественную универсальную систему для  поиска.

Объединяет все эти компоненты система мониторинга, к которой подключены диспетчер (представитель компании-разработчика) и специалисты МЧС и руководитель группы. Диспетчер следит за движением группы и имеет постоянную связь со спасателями и лидером путешественников. Если группа отклонилась от маршрута, пропал сигнал или поступил сигнал SOS от инструктора, оператор сообщает в МЧС точные координаты места нахождения потерпевших и всю информацию, которая позволит в кратчайшие сроки обнаружить группу. Если вспомнить трагедию, произошедшую на Эльбрусе, то использование такой системы позволило бы более оперативно передать сигнал спасателям и, возможно, избежать большого числа жертв (напомним, в конце сентября в Кабардино-Балкарии погибло пять человек).

Не так давно система была испытана при восхождении на Эльбрус группой из 10 человек. К слову, помимо путешественников данную систему можно переоборудовать для системы социального мониторинга на период пандемии COVID-19.

Опубликован в газете «Московский комсомолец» №28642 от 11 октября 2021

Заголовок в газете: Альпинистов спасет от смерти электронная «цепь»

Электронная цепь переменного тока



Цепи переменного тока (краткая теория)

2017-11-01
7475

Переменным называется ток, который с течением времени изменяет свою величину или направление. В промышленности наибольшее распространение получил синусоидальный переменный ток, то есть ток, величина которого изменяется со временем по закону синуса или косинуса. Синусоидальный переменный ток имеет целый ряд преимуществ перед постоянным током, что и объясняет его использование в промышленности и в быту.

В цепях переменного тока, кроме процессов нагрева проводов имеются дополнительные процессы, обусловленные изменяющимися магнитными и электрическими полями. Изменение этих полей оказывает влияние на величину и форму тока в цепи и может приводить к дополнительным потерям энергии. Величина и форма кривой силы тока зависят не только от параметров электрической цепи, но и от частоты и формы кривой приложенного напряжения. Поэтому анализ явлений, происходящих в цепях переменного тока, вследствие этого усложняется.

Рассмотрим электрическую цепь с последовательно включёнными катушкой индуктивностью L, конденсатора ёмкостью C и резистором с активным сопротивлением R (рис. 10.1) к источнику переменного тока, напряжение которой меняется по закону

. В цепи возникает переменный ток, меняющийся по закону где φ — сдвиг фаз между током и напряжением. При этом связь между током I_m и напряжением U_m, согласно закону Ома, будет

, (10.1)

где

— реактивное сопротивление, — индуктивное сопротивление, — емкостное сопротивление, — полное сопротивление или импеданс.

Рис.10.1. Электрическая цепь с последовательно включёнными катушкой индуктивности L, конденсатором C и резистором R

Этот ток вызывает падение напряжения на элементах цепи L, C, R:

, (10.2)

, (10.3)

. (10.4)

По второму закону Кирхгофа общее напряжение равно сумме падений напряжений на участках (элементах) цепи

, и это соотношение иллюстрируется на векторной диаграмме (рис.10.2,а)). (На векторной диаграмме параметры рассматриваются как векторы, хотя знак вектора часто не ставится).

Из векторной диаграммы для сопротивлений (рис. 10.2.б)) видно, при

и . Это соответствует условию последовательного резонанса. При этом и . Отсюда — формула Томсона, соответствует периоду собственных колебаний контура.

Рис. 10.2. Векторные диаграммы напряжений (а) и сопротивлений (б)

Мощность в цепи переменного тока со временем меняется по закону

.

Среднее значение мощности будет определяться соотношением

,

.

Выполняя усреднение по периоду колебаний T=2π/ω

,

с учётом значений интегралов

,

,

.

Таким образом, среднее значение мощности будет определяться соотношением

, (5)

Величины

и соответственно называются эффективными, или действующими значениями тока и напряжения, а cosφназывается коэффициентом мощности. Большинство электроизмерительных приборов (амперметры, вольтметры) измеряют эффективные значения.

Зависимость мощности от cosφ необходимо учитывать при проектировании линий электропередачи на переменном токе. Если питаемые нагрузки имеют большое реактивное сопротивление, то cosφ может быть гораздо меньше единицы.

Для более рационального использования мощности станции надо стремиться сделать нагрузку такой, чтобы cosφ = 1. Для этого достаточно обеспечить равенство индуктивного и ёмкостного сопротивлений. Однако на практике в масштабе промышленного предприятия добиться этого весьма трудно, хотя часто значение cosφ доводят до 0,9—0,95. Повышение cosφ осуществляется путём подключения конденсаторов, что не совсем выгодно. В большинстве случаев применяют электрические машины (синхронные), работающие в «ёмкостном» режиме. Повышение cosφ является важной задачей. Так, повышение cosφ в энергосистемах всего лишь на 0,01 может дать экономию электроэнергии более 500 млн. кВт·ч в год.

Выполнение работы

Электрическая схема установки показана на рис. 10.3. Параметры установки: С₁=1 мкФ, С₂=5 мкФ, С₃=10 мкФ, R=710 Ом.

Рис. 10.3. Электрическая схема установки

Выполните измерения в следующем порядке

1. Подключите миллиамперметр к соответствующим клеммам цепи (рис.10.3).
2. Включите тумблер К (загорится лампочка на передней панели )
3. Установите переключатель “Пк” в положение «1» и запишите показания миллиамперметра в таблицу 1.
4. Подключая вольтметр к клеммам «C» «L» «R», запишите показания в табл 1.
5. Подключитt вольтметр между клеммами «C» «L» и запишите показания в таблицу 1.
6. Измерьте входное напряжение U_вх.
7. Проделайте пункты 3-5 для положений переключателя «2» и «3».
8. По полученным данным для каждой системы измерений постройте векторную диаграмму напряжений. Сравните показания вольтметра в случае «C — L» с разностью показаний вольтметра на «С» и «L». Обратите внимание на знак.
9. Вычислите x_c конкретного случая по формуле

1. Вычислите полное сопротивление (импеданс) Z.
2. Исходя из полученных данных и векторной диаграммы вычислите индуктивность дросселя L (Гн)

.

(преобразуйте векторную диаграмму по напряжениям в векторную диаграмму по сопротивлениям (рис.10.2))

1. Из полученных результатов определите значение cosφ (каков знак + или -). Объясните результат.
2. Вычислите мощность (Вт). Для каждого из полученных значений мощности рассчитайте относительную погрешность ε.

№

С, мкФ

I, mА

UC, В

UL, В

UR, В

ULC, В

Uвх, B

Z, Ом

L, Гн

cosφ

P, Вт

ε, %

Контрольные вопросы

1. При каком сердечнике активное сопротивление катушки будет большим: при сплошном металлическом или набранном из изолированных металлических пластин? Объяснить ответ.
2. Чему равняется сдвиг фаз между током и напряжением, если цепь состоит из:
   а) чисто активного сопротивления?
   б) чисто индуктивного сопротивления?
3. Когда наблюдается резонанс? Используя результаты экспериментов, определить частоту резонанса.

Лабораторная работа № 2.8
Свободные механические колебания

Цель работы: изучение механических гармонических, ангармонических и затухающих колебаний с помощью математического и физического маятников.

Приборы и принадлежности: физические маятники – шары на нитях, секундомер, линейка.

Литература: [1-4]

План работы:

1. Изучение гармонических колебанийфизического и математического маятников.

2. Изучение ангармонических колебанийфизического маятника.

3. Изучение затухающих колебаний.

4. Измерение периода малых колебаний математического маятника и определение ускорения свободного падения.

5. Исследование зависимости периода колебаний маятника от амплитуды.

6. Исследование затухающих колебаний маятника.

7. Изучение темы «Свободные колебания математического маятника» с помощью программы «Открытая физика».

Источник

Цепи переменного тока. Определение и основные характеристики.

Приветствую всех на нашем сайте в рубрике “Основы электроники”!

В предыдущей статье мы обсудили понятия тока, напряжения и сопротивления, но все наши примеры были связаны только с постоянным током, поэтому сегодня мы будем разбираться с переменным 🙂 Итак, переходим от слов к делу!

Давайте для начала выясним какова же область применения цепей переменного тока. А область довольно-таки обширна! Смотрите сами – все бытовые электронные приборы, компьютеры, телевизоры и т. д. являются потребителями переменного тока, соответственно, все розетки в нашем доме работают именно с переменным током.

Почему же для данных целей не используется постоянный ток? На этот вопрос можно дать сразу несколько ответов. Во-первых, гораздо проще преобразовать напряжение переменного тока одной величины в напряжение другой величины, чем произвести аналогичные “махинации” с постоянным током. Данные преобразования осуществляются при помощи трансформаторов, о которых мы обязательно поговорим в рамках нашего курса.

Зачем вообще нужно изменять напряжение переменного тока? С этим тоже все просто и логично. Давайте для примера рассмотрим ситуацию передачи сигнала с электростанции в отдельно взятый дом.

Как видите, с электростанции “выходит” высоковольтное переменное напряжение, затем оно преобразуется в низковольтное (к примеру, 220В), а затем уже по низковольтным линиям передачи достигает своей цели – а именно потребителей. Возникает вопрос – к чему такие сложности? Что же, давайте разберемся…

Задачей электростанции является генерировать и передавать сигнал большой(!) мощности (ведь потребителей много). Поскольку величина мощности прямо пропорциональна и значению тока и значению напряжения, то для достижения необходимой мощности нужно, соответственно, либо увеличивать ток, либо напряжение сигнала. Увеличивать значение тока, протекающего по проводам довольно проблематично, ведь чем больше ток, тем больше должна быть площадь поперечного сечения провода. Это связано с тем, что чем меньше сечение проводника, тем больше его сопротивление (вспоминаем формулу из статьи про сопротивление). Чем больше сопротивление, тем больше будет нагреваться провод и, соответственно, рано или поздно он прогорит.

Таким образом, использование токов огромной величины нецелесообразно, да и экономически невыгодно (нужны “толстые” провода). Поэтому мы логически приходим к выводу, что абсолютно необходимо передавать сигнал с большим значением напряжения. А поскольку в домах у нас требуются низковольтные цепи переменного тока, то сразу же становится понятно, что преобразование напряжения просто неизбежно 🙂 А из этого и вытекает преимущество переменного тока над постоянным (именно для данных целей), поскольку как мы уже упомянули – преобразовывать напряжение переменного тока на порядок легче, чем постоянного.

Ну и еще одно важное преимущество переменного тока – его просто проще получать. И раз уж мы вышли на эту тему, то давайте как раз-таки и рассмотрим пример генератора переменного тока…

Генератор переменного тока.

Итак, генератор – это электротехническое устройство, задачей которого является преобразование механической энергии в энергию переменного тока. Давайте рассмотрим пример:

На рисунке мы видим классический пример генератора переменного тока. Давайте разбираться, как же он работает и откуда тут появляется ток!

Но для начала пару слов об основных узлах. В состав генератора входит постоянный магнит (индуктор), создающий магнитное поле. Также может использоваться электромагнит. Вращающаяся рамка носит название якоря. В данном случае якорь генератора имеет только одну обмотку/рамку. Именно эта обмотка и является цепью переменного тока, то есть с нее и снимается переменный ток.

Переходим к принципу работы генератора переменного тока.

Магнит создает поле, вектор индукции которого B изображен на рисунке. Проводящая рамка площадью S равномерно вращается вокруг своей оси с угловой скоростью w. Поскольку рамка вращается, угол между нормалью к плоскости рамки и магнитным полем постоянно меняется. Запишем формулу для его расчета:

Здесь \alpha_0 – это угол в начальный момент времени (t = 0). Примем его равным 0, таким образом:

Вспоминаем курс физики и записываем выражение для магнитного потока, проходящего через рамку:

Величина магнитного потока, как и угол \alpha зависит от времени. Согласно закону Фарадея при вращении проводника в магнитном поле в нем (в проводнике) возникает ЭДС индукции, которую можно вычислить по следующей формуле:

Эта ЭДС и используется для создания тока в цепи (возникает разность потенциалов и, соответственно, начинает течь ток). Как уже видно из формулы – зависимость тока от времени будет иметь синусоидальный характер:

Именно такой сигнал (синусоидальный) и используется во всех бытовых цепях переменного тока. Давайте поподробнее остановимся на основных параметрах, а заодно рассмотрим основные формулы и зависимости.

Основные параметры синусоидального сигнала.

На этом рисунке изображено два сигнала (красный и синий 🙂 ). Отличаются они только одним параметром – а именно начальной фазой. Начальная фаза – это фаза сигнала в начальный момент времени, то есть при t = 0. При обсуждении генератора мы приняли величину \alpha_0 равной нулю, так вот это и есть начальная фаза. Для данных графиков уравнения выглядят следующим образом:

Синий график: i(t) = I_msin(wt)

Красный график: i(t) = I_msin(wt + \beta)

Для второй формулы (wt + \beta) это фаза переменного тока, а \beta – это начальная фаза. Часто для упрощения расчетов принимают начальную фазу равной нулю.

Значение i(t) в любой момент времени называют мгновенным значением переменного тока. Вообще все эти термины справедливы для любых гармонических сигналов, но раз уж мы обсуждаем переменный ток, то будем придерживаться этой терминологии 🙂 Максимальное значение функции sin(x) равно 1, соответственно, максимальная величина тока в нашем случае будет равна I_m – амплитудному значению.

Следующий параметр сигнала – циклическая частота переменного тока w – она, в свою очередь, определяется следующим образом:

Где f – частота переменного тока. Для привычных нам сетей 220 В частота равна 50 Гц (это значит, что 50 периодов сигнала укладываются в 1 секунду). А период сигнала равен:

Среднее значение тока за период можно вычислить следующим образом:

Эта формула представляет собой ни что иное как суммирование всех мгновенных значений переменного тока. А поскольку среднее значение синуса за период равно 0:

На этом мы на сегодня и заканчиваем, надеюсь, что статья получилась понятной и окажется полезной. В скором времени мы продолжим изучать электронику в рамках нашего нового курса, так что следите за обновлениями и заходите на наш сайт!

Источник

Что такое электронная транспортная цепь?

Цепочка переноса электронов представляет собой серию белков, встроенных в клеточные митохондрии, которые переносят энергию из органических субстратов посредством окислительно-восстановительных реакций. Эти реакции окисления-восстановления переносят ионы водорода (протоны) и электроны по цепочке вместе с энергией, которую они удерживают. Аэробное дыхание и выработка энергии происходит в митохондриях клеток, и транспортная цепь является заключительным этапом в этом процессе. Именно здесь генерируются самые богатые энергией молекулы. Энергия, перемещаемая цепью, сохраняется в молекулах аденозинтрифосфата, или АТФ, который является клеточным источником энергии человеческого организма.

Большая часть АТФ, созданная цепью переноса электронов, образована хемиосмотическим градиентом, областью, в которой высокие концентрации ионов водорода уступают место более низким концентрациям. Цепочка способствует выработке этого градиента, хотя другие клеточные процессы способствуют и поддерживают его. Фермент, называемый АТФ-синтазой, внедряется в митохондриальные мембраны, и прокачка ионов водорода через фермент стимулирует его к образованию АТФ. Это можно найти в разных точках вдоль цепи переноса электронов, а не только в конце, что еще больше повышает его эффективность.

Реакции окисления-восстановления в цепи переноса электронов происходят одна за другой. За окислением всегда следует восстановление, за которым следует другое окисление. Электроны отнимаются от молекулы в реакции окисления и добавляются к молекуле в реакции восстановления. Другими словами, заряд молекулы увеличивается в реакции окисления и уменьшается в реакции восстановления. Последняя молекула в цепи — молекула кислорода, которая действует как акцептор электронов и расщепляет электроны и протоны, связываясь с ними в молекулы воды.

Внутренняя мембрана митохондрий обеспечивает двумерную поверхность для функционирования цепи переноса электронов, а белковые компоненты цепи не зафиксированы на месте. Все компоненты могут перемещаться внутри мембраны, и существует множество копий каждого компонента в любой заданной области. Поскольку они перемещаются в двухмерном пространстве, существует большая вероятность того, что любой данный компонент цепи будет успешно взаимодействовать со следующей молекулой в цепи. Все молекулы цепных компонентов встроены в митохондриальную мембрану; нет явного направленного потока энергии. Такая динамическая и гибкая ориентация обеспечивает максимальную эффективность при максимально возможном использовании площади поверхности мембраны.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Что такое электронная схема?

Электронные схемы для начинающих.

Электронная схема структура для направления и управления электрическими токами выполняет некоторую полезную функцию.

Само название « схема » подразумевает, что конструкция замкнута, что-то вроде петли.

Что такое электрический ток?

Название « ток » относится к некоторому типу потока, и в данном случае это поток электрического заряда, который обычно просто называют зарядом, потому что электрический заряд действительно является единственным типом, который существует.

Что такое электрическая цепь?

Простая электрическая схема

Электрическая цепь — это токопроводящий путь для прохождения тока или электричества. Его еще называют электрической схемой. Проводящий провод используется для установления связи между источником напряжения и нагрузкой. Переключатель ВКЛ / ВЫКЛ и предохранитель также используются между источником и нагрузкой.

Чтение: Типы электрических цепей

Когда цепь называется электронной схемой?

Цепь, состоящая из электронных компонентов, таких как конденсатор, резистор, диод, транзистор, индуктор, катушка, трансформатор и т. Д., Называется электронной схемой.Эти компоненты могут быть сквозными или SMD.

Эти компоненты или устройства соединены друг с другом токопроводящими дорожками (обычно из меди ) или токопроводящими проводами, по которым может течь электрический ток. Проще говоря, эти электронные компоненты припаяны к печатной плате для выполнения заранее определенной работы.

Схема, которая будет называться «Электронная схема », а не «Электрическая цепь », должна иметь по крайней мере один активный компонент.

Что такое активные электронные компоненты?

Активные компоненты

Активные электронные компоненты — это те, которые могут управлять потоком электричества. Большинство печатных плат ( P с покрытием C ircuit B или ) имеют по крайней мере один активный компонент.

Пример : Транзисторы, интегральные схемы или ИС, логические вентили, вакуумные трубки, выпрямители с кремниевым управлением ( SCR, ).

Что такое пассивные электронные компоненты?

Пассивные компоненты

Пассивные компоненты — это компоненты, у которых нет усиления или направленности.Их также называют электрическими элементами или электрическими компонентами.

Пример : резисторы, конденсаторы, диоды, индукторы.

Чтение: Основные электронные компоненты — типы, функции, символы

Типы электронных схем

Цепь может быть следующих типов:

1. Аналоговая электронная схема

Простая аналоговая схема

Аналоговые электронные схемы — это схемы, в которых сигналы могут непрерывно изменяться во времени, чтобы соответствовать представляемой информации.

Пример : Электронное оборудование, такое как усилители напряжения, усилители мощности, схемы настройки, радио и телевизоры, в основном аналоговые.

2. Цифровая схема

Простая цифровая схема

Цифровая схема — это схема, в которой сигнал имеет один из двух дискретных уровней: ВКЛ / ВЫКЛ, 0/1 или Истина / Ложь. Транзисторы используются для создания логических вентилей, выполняющих булеву логику.

Пример : Мультиплексоры, демультиплексоры, кодеры, декодеры, счетчик, триггер

3.Схема со смешанными сигналами

Цепь смешанных сигналов

Схема со смешанными сигналами

, также называемая гибридной схемой, содержит элементы и свойства как аналоговой схемы, так и цифровой схемы.

Примеры : Компараторы, таймеры, ФАПЧ, АЦП ( аналого-цифровые преобразователи ) и ЦАП ( цифро-аналоговые преобразователи ).

Типы электрических цепей

Похожие сообщения:

Основы проектирования и анализа электронных схем

Электронные схемы состоят из дискретных компонентов схемы (например,g., конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы), которые все соединены между собой на макетной плате или печатной плате (PCB).

В этой статье обсуждаются основные концепции проектирования и анализа схем. Но сначала давайте взглянем на основные элементы схемы.

Основные элементы схемы

На высоком уровне электронные схемы состоят из трех элементов:

• Источник питания: подает питание переменного или постоянного тока на цепь

• Проводник: среда, по которой электричество течет от источника к нагрузке

• Нагрузка: любой элемент, потребляющий или рассеивающий энергию.На практике электрические нагрузки могут относиться к различным компонентам на макетной плате или печатной плате.

Печатные чертежи принципиальных электрических схем.

Цепи переменного и постоянного тока

В зависимости от типа источника питания цепи могут быть переменного или постоянного тока. Источник питания в цепи переменного тока подает периодически реверсивный ток, графически изображенный в виде синусоидальной формы волны, в то время как цепи постоянного тока имеют однонаправленный ток с чистой синусоидальной формой волны.Цепи переменного тока используются в приложениях с большой мощностью, таких как электродвигатели и сети передачи энергии, в то время как цепи постоянного тока обычно используются в приложениях с низким энергопотреблением, таких как портативная электроника и системы управления батареями (BMS).

Аналоговые и цифровые схемы

Аналоговые схемы — это электронные системы, в которых ток и напряжение непрерывно меняются во времени, то есть они передают информацию в виде изменяющихся во времени непрерывных сигналов. Аналоговые схемы бывают одного из двух типов — активные или пассивные.Активные схемы содержат активные компоненты, такие как транзисторы и диоды, в то время как пассивные схемы содержат пассивные компоненты, такие как резисторы и катушки индуктивности. Обычное применение аналоговых сигналов — это приборы для лечения, такие как сигналы электрокардиограммы (ЭКГ).

Цифровые схемы используют цифровые сигналы, состоящие из двух дискретных уровней. Оба уровня представляют разные «состояния», такие как 1/0, ВКЛ / ВЫКЛ или Истина / Ложь. Они часто содержат транзисторы, которые создают логические вентили с использованием логической логики.Логические вентили — это строительные блоки интегральных схем (ИС), используемых в современных электронных устройствах, таких как ноутбуки, смартфоны и бытовая техника.

Разработка принципиальной схемы

Схемы электрических цепей представляют собой символические изображения электрических цепей, которые могут быть составлены на бумаге или в цифровой форме (с использованием программного обеспечения для проектирования печатных плат, такого как EasyEDA). На принципиальной схеме показаны различные компоненты (с использованием стандартных электронных символов) и их взаимосвязи.Эти дизайны обычно располагаются слева направо на странице.

Чтобы спроектировать принципиальную схему с помощью программного обеспечения для печатных плат, вы можете начать с базового шаблона схемы. На панели в приложении (которая может быть обозначена как «символы» или «инструменты») вы можете выбирать из множества электронных компонентов, таких как конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы и многое другое. При необходимости выберите и разместите компоненты в различных точках схемы и соедините их соединительными линиями. Вы также можете усложнить свои схемы, создав дополнительные слои с помощью схем этажей печатных плат.

Крупный план следов цепи на готовой печатной плате.

Тестирование и проверка

В программной среде печатной платы вы можете тестировать свои конструкции, регулируя различные параметры схемы, например, подавая на элемент питание постоянного или переменного тока или изменяя значения резисторов. Если ваш проект точен, система должна работать так, как задумано, и выдавать результат, аналогичный тому, который вы получили бы при расчетах.

Для устранения проблем с электричеством (проверка) вы можете проверить наличие ошибок в своей конструкции, запустив программу проверки электрических правил (ERC).Для решения проблем проектирования в большинстве программных инструментов есть средство проверки правил проектирования (DRC). DRC проверяет, соответствует ли ваш проект геометрическим ограничениям целевой печатной платы. Например, он проверяет минимальную ширину дорожек, расстояние между дорожками, контактными площадками и сквозными отверстиями, а также проверяет, что заземление аналоговой и цифровой схемы разделено. Когда ваша схема будет завершена, вы можете преобразовать ее в компоновку для изготовления окончательной печатной платы.

Анализ электрических цепей

Анализ цепи — это процесс определения напряжений и токов в каждом элементе электронной схемы.Целью этого является решение проблем в электрических цепях с использованием установленной системы уравнений. Двумя популярными методами анализа цепей являются метод узлового напряжения и метод тока сетки. Оба полагаются на законы Кирхгофа и Ома.

Метод напряжения узла

Метод узлового напряжения (также известный как узловой анализ) использует закон Кирхгофа и закон Ома для определения напряжений между узлами (точками в цепи, где соединяются два или более элемента).

Согласно закону Ома, величина тока, протекающего через любые две точки в электронной цепи, прямо пропорциональна разности потенциалов (также известной как ЭДС) между двумя точками.Математически это выражается как V = I / R (где v — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, а R — сопротивление в Ом).

Текущий закон Кирхгофа (KCL) гласит, что ток, текущий в узел и из узла в любой момент времени, эквивалентен. Математически это выражается как IOUT = IIN или — IOUT + IIN = 0.

Основные этапы узлового анализа включают:

• Выбор опорного (или заземляющего) узла и определение его значения как 0 В

• Использование обозначений, таких как узлы a, b, c и т. Д.для определения всех остальных узловых напряжений

• Использование KCL для определения узловых напряжений в цепи

• Решение узловых токов по закону Ома

Электронные схемы — это тонкая «электростанция» всех современных устройств и оборудования. Кредит изображения: Pixabay.

Метод течения сетки

Метод узлового напряжения использует закон напряжения Кирхгофа (KVL), чтобы найти значение тока, протекающего по петлям в цепи.KVL утверждает, что алгебраическая сумма всех напряжений в контуре равна нулю. Математически KVL можно выразить как ∑ (I1 + I2 + I3) = 0.

Текущий метод сетки основан на концепции петель и сеток. Петля — это любая замкнутая область вокруг цепи, начинающаяся от вывода любого компонента, вокруг соединенных элементов и обратно до начальной точки. Сетка — это петля, не содержащая другой петли.

Чтобы найти токи, протекающие по петлям, с помощью метода тока сетки:

• Найдите сетки внутри схемы

• Назначьте текущие обозначения каждой сетке, работая по часовой стрелке или против часовой стрелки

• Запишите уравнения KVL для каждой сетки

• По полученным уравнениям вычислите токи в сетке.

Электронные схемы различной сложности присутствуют во всех видах оборудования или устройств, улучшающих качество жизни человека. Роль инженеров-электриков состоит в том, чтобы проектировать и анализировать эти схемы, где бы они ни находились, чтобы обеспечить нормальные условия работы и минимальное время простоя.

Проекты электронных схем — простые способы обучения

Зачем вам создавать электронные схемы?

Потому что есть три следующие причины:

Электроника — это часть физической науки, техники, технологий.

Еще я учил своих детей электронике. Но они редко понимают теорию. Им скучно и трудно понять.

Возможно, вам нравятся мои дети.

Древние люди говорили, что я слышу и забываю; Я вижу и помню; Я понимаю и понимаю. Это правда.

Итак, я считаю, что создание электронной схемы — хорошее обучение. Это помогает нам легко понять это.

2 # Добавьте ценность себе!

Мы знаем, что в окружающих нас приборах используются электронные схемы.

Обычно нам не нужно разбираться в их работе.

Но знание электроники очень помогает.

Если у вас есть навыки работы с электроникой. Другие будут впечатлены вами.

Почему?

Потому что вы можете решить проблему за них.

Представьте: у вашего друга сломался электровентилятор, а летом стоит такая жаркая погода.

Покупать новый — не лучшая идея. А вот ремонтировать его сложно тем, кто не разбирается в электронике.

Если вы это сделаете, вы легко сможете его отремонтировать.

То есть замена конденсатора вентилятора, который стоит полдоллара.

Таким образом вы сможете быстро решить проблему и помочь другу сэкономить деньги.

15 Простые электронные схемы: Для начинающих

3 # Действительно большое хобби

Не тратьте время на что-либо. Создание электронных проектов для решения повседневных задач полезно.

Главное! Не жалейте, когда ваши проекты не работают. Это ваш учебный процесс.

Рекомендовано: 36 проектов электроники для хобби

10 популярных проектов электронных схем

Более 600 электронных схем и проектов в 9 категориях. Вы можете посмотреть не более 10 сообщений.

Что еще? Посмотрите:

Последние обновления схем

Разработка сложных электронных схем | 18+ лет Опыт работы

Услуги по проектированию схем, предлагаемые TronicsZone

TronicsZone — ведущая компания, предоставляющая профессиональные услуги Electronic Circuit Design с 2003 года.У нас есть опыт в разработке широкого спектра электронных схем. Схемы, разработанные TronicsZone, известны своей надежностью и рентабельностью с сотнями успешно выполненных схемотехнических разработок.

В первую очередь мы предлагаем следующие виды услуг схемотехники:

Проектирование аналоговых схем

Аналоговые схемы обычно состоят из основных строительных блоков, таких как диоды, транзисторы, трансформаторы, операционные усилители (операционные усилители) и пассивные компоненты.Самый большой фактор, который отождествляется с аналоговой схемой, — это отсутствие «часов», которые заставляют схемы функционировать. Аналоговые схемы также образуют интерфейс для нескольких сложных инструкций по анализу данных, тестированию и измерениям в форме преобразования сигналов, фильтрации, усиления и драйверов для аналоговых сигналов.

Распространенными примерами аналоговых схем являются усилители и фильтры. Аналоговые схемы также могут быть разработаны для выполнения математических функций, таких как сложение, вычитание, умножение, деление и т. Д.

TronicsZone имеет большой опыт и знания в разработке сложных аналоговых схем. Мы занимаемся разработкой многих высокотехнологичных контрольно-измерительных приборов, где создание надежных аналоговых схем, которые являются точными и точными, поскольку интерфейсная часть является основной целью всей схемы. Хотя количество аналоговых схем сокращается из-за оцифровки электронных схем, TronicsZone также преуспевает в разработке аналоговых схем.

Проектирование цифровых схем

Цифровые схемы — это схемы, которые работают на базовых уровнях нулей и единиц (дискретные значения).Таким образом, входные и выходные сигналы цифровой схемы почти всегда имеют конечное число уровней напряжения (называемых ВЫСОКИМ или НИЗКИМ). Распространенными примерами цифровых схем являются таймеры, счетчики и конечные автоматы.

Цифровые схемы обычно составляют часть общей сложной конструкции печатной платы с точки зрения логических вентилей и конечных автоматов (FSM). Иногда использование нескольких логических элементов и микросхем FSM было бы экономичнее и проще, чем сложные системы микроконтроллеров. TronicsZone имеет опыт в том, чтобы сделать этот важный выбор и избежать излишнего дизайна для простых цифровых систем.

Проектирование смешанной схемы

Редко бывает схемотехника чисто аналоговая или чисто цифровая. В большинстве случаев схемотехника, помимо основных, состоит как из аналоговых, так и из цифровых схем. Такой контур называется смешанным контуром. В такой конструкции часто очень важно логически разделить аналоговую и цифровую секции, чтобы уменьшить шум и улучшить производительность.

Огромный процент современных схем требует смешанных схем, в которых используются как аналоговая, так и цифровая части.В Tronicszone мы создали огромное количество успешных схем, использующих концепцию смешанных сигналов, и будем продолжать это делать.

Схема микроконтроллера

Микроконтроллер — это интегральная схема, которую можно запрограммировать для выполнения различных задач. Это недорогой чип, который можно запрограммировать на выполнение предоставленных инструкций. Он изначально цифровой, но многие современные микроконтроллеры также включают аналоговые схемы, такие как усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), компараторы и так далее.В наше время микроконтроллеры обычно используются почти во всех мыслимых электронных продуктах. Область инженерии под названием «Проектирование встроенных систем» занимается проектированием электронных продуктов с использованием микроконтроллеров.

TronicsZone овладела искусством проектирования схем на основе микроконтроллеров. Мы работали над всеми мыслимыми технологиями микроконтроллеров и всегда были в курсе предстоящих разработок. Мы хорошо вооружены всеми современными инструментами, чтобы взяться за такой дизайн.

Схема проектирования ПЛИС

FPGA означает «Программируемые пользователем вентильные матрицы». Это тип цифровой схемы, но она может быть настроена пользователем на аппаратном уровне, вместо того, чтобы иметь набор инструкций, выполняющих и сообщающих ему, что делать (например, микроконтроллер). Он имеет массив логических блоков, которые можно настроить так, как пользователь хочет, чтобы схема работала.

Выбор микроконтроллера или ПЛИС в схемотехнике — непростое решение. Использование FPGA было бы легкой задачей для высокопроизводительных систем, таких как несколько высокотехнологичных медицинских, оборонных и аэрокосмических приложений.Гибкость, с которой схема FPGA может быть перепрограммирована и перепрофилирована, является ее самым большим преимуществом.

В TronicsZone мы разработали множество успешных проектов, основанных на популярных ПЛИС. У нас есть весь опыт и необходимые программные / аппаратные инструменты, чтобы успешно реализовать даже самые сложные проекты на основе ПЛИС.

Электронные схемы (электрические) | Электротехника и вычислительная техника

Обзор

Инженеры по электронным схемам проектируют и создают большое количество разнообразных электронных схем, которые часто являются частью более сложных электронных устройств, таких как компьютеры, сотовые телефоны и другие беспроводные устройства, аудио и видео оборудование, медицинские устройства, военная электроника, бытовая и автомобильная электроника.

В зависимости от выбранных курсов, завершение курсовой работы по электронным схемам может обеспечить дополнительное понимание тем, связанных с физикой, лежащей в основе электронных устройств, проектированием, моделированием и тестированием на уровне плат, а также аналоговых и цифровых интегральных схем, а также сложных встроенных схемы и интерфейсные приложения, которые эти схемы делают возможными.

Инженеры по электронным схемам работают в широком спектре отраслей, включая телекоммуникации, медицину, военную промышленность, бытовую электронику и автомобилестроение.

Студентам, заинтересованным в этой FA, рекомендуется рассмотреть предложения по курсу, перечисленные ниже, при заполнении формы плана обучения.

Требования EE к электроэнергии	Предлагаемые параметры
Проценты	Электроэнергетика
Глубина по выбору (Выберите один)	ECE: 5410 Advanced Circuit Techniques ECE: 5460 Цифровая обработка сигналов (То же, что: IGPI: 5460)
Выборная ширина (Выберите один)	ECE: 3540 Коммуникационные сети ECE: 3330 Разработка программного обеспечения ECE: 3360 Встроенные системы
Факультативный курс ECE 5000 уровня (выберите два варианта)	Все перечисленные выше факультативы уровня 5000 и ECE: 5995 Квантовая инженерия: вычисления и устройства (Предварительные условия: MATH: 2550 и ENGR 2730) ECE: 5500 Теория коммуникации ECE: 5520 Теория информации и кодирования ECE: 5600 Теория управления (То же, что: ME: 5360) ECE: 5995 Современные темы в ЕЭК: радиочастотная электроника
Технический факультатив (выберите три)	Все перечисленные выше факультативы ЕЭК по расширению, глубине и 5000 уровней, а также MATH: 4200 комплексных переменных
Дополнительный факультатив (Выберите один *)	Любой из вышеперечисленных курсов ИЛИ, выбранных после консультации с консультантом.

* Студенты, закончившие обучение до осени 2017 г., должны выбрать два дополнительных факультатива.

Авизование

• Незначительный курс математики можно получить, включив один квалификационный курс математики в план FA.

Ссылки по теме

Многослойные электронные схемы с высокой степенью растяжения, использующие двухфазный галлий-индий

1.

Рич С. И., Вуд Р. Дж. И Маджиди К. Мягкая робототехника без привязки. Нат. Электрон. 1 , 102–112 (2018).

Артикул Google ученый

2.

Лю Ю., Фарр, М. и Сальваторе, Г. А. Лаборатория на коже: обзор гибкой и растягиваемой электроники для носимого мониторинга здоровья. ACS Nano 11 , 9614–9635 (2017).

CAS Статья Google ученый

3.

Роджерс, Дж. А., Гаффари, Р.и Ким, Д.-Х. Растягиваемая биоэлектроника для медицинских устройств и систем (Springer, 2016).

4.

Lim, S. et al. Прозрачный и растягиваемый интерактивный человеко-машинный интерфейс на основе узорчатых графеновых гетероструктур. Adv. Функц. Матер. 25 , 375–383 (2015).

CAS Статья Google ученый

5.

Jeong, J.-W. и другие. Материалы и оптимизированные конструкции для взаимодействия человека с машиной через эпидермальную электронику. Adv. Матер. 25 , 6839–6846 (2013).

CAS Статья Google ученый

6.

Чен Д. и Пей К. Электронные мышцы и кожа: обзор мягких датчиков и исполнительных механизмов. Chem. Ред. 117 , 11239–11268 (2017).

CAS Статья Google ученый

7.

Ван Дж. И Ли П. С. Прогресс и перспективы растягиваемых электролюминесцентных устройств. Нанофотоника 6 , 435–451 (2016).

Артикул Google ученый

8.

Билодо, Р. А., Насаб, А. М., Шах, Д. С. и Крамер-Боттиглио, Р. Равномерная проводимость в растяжимых силиконах через многофазных включений. Мягкое вещество https://doi.org/10.1039/D0SM00383B (2020).

9.

Ян, К. и Ли, П. С. Растягиваемые устройства накопления и преобразования энергии. Малый 10 , 3443–3460 (2014).

CAS Статья Google ученый

10.

Huang, Z. et al. Трехмерная встроенная растягиваемая электроника. Нат. Электрон. 1 , 473–480 (2018).

Артикул Google ученый

11.

Грей Д. С., Тиен Дж. И Чен С. С. Эластомерная электроника с высокой проводимостью. Adv. Матер. 16 , 393–397 (2004).

12.

Роджерс Дж. А., Сомея Т. и Хуанг Ю. Материалы и механика для растягиваемой электроники. Наука 327 , 1603–1607 (2010).

CAS Статья Google ученый

13.

Miyamoto, A. et al. Невоспламеняющаяся, газопроницаемая, легкая, растяжимая электроника на коже с нанометрами. Нат. Nanotechnol. 12 , 907–913 (2017).

CAS Статья Google ученый

14.

Дики, М. Д. Растягиваемая и мягкая электроника с использованием жидких металлов. Adv. Матер. 29 , 1606425 (2017).

Артикул CAS Google ученый

15.

Keplinger, C. et al. Эластичные прозрачные ионные проводники. Наука 341 , 984–987 (2013).

CAS Статья Google ученый

16.

Ван, Ю.и другие. Прозрачный и проводящий полимер с высокой эластичностью. Sci. Adv. 3 , e1602076 (2017).

Артикул CAS Google ученый

17.

Стоянов Х., Коллоше М., Рисе С., Ваче Р. и Кофод Г. Мягкие проводящие эластомерные материалы для растягиваемой электроники и искусственных мышц с регулируемым напряжением. Adv. Матер. 25 , 578–583 (2013).

CAS Статья Google ученый

18.

Matsuhisa, N. et al. Эластичные проводники с высокой проводимостью для печати для электронного текстиля. Нат. Commun. 6 , 7461 (2015).

CAS Статья Google ученый

19.

Ти, Б. К. и Оуян Дж. Мягкие электронно-функциональные полимерные композитные материалы для гибкого и растягиваемого цифрового будущего. Adv. Матер. 30 , 1802560 (2018).

Артикул CAS Google ученый

20.

Jiangxin, W. et al. Сверхэластичные проводники для печати с высокой растяжимостью и устойчивостью к циклическим нагрузкам благодаря частицам жидкого металла. Adv. Матер. 30 , 1706157 (2018).

Артикул CAS Google ученый

21.

Thrasher, C., Farrell, Z., Morris, N., Willey, C. & Tabor, C. Механореактивные полимеризованные жидкометаллические сети. Adv. Матер. 31 , 14 (2019).

CAS Статья Google ученый

22.

Kim, D.-H. и другие. Эпидермальная электроника. Наука 333 , 838–843 (2011).

CAS Статья Google ученый

23.

Лу Т., Марквика Э. Дж., Джин Ю. и Маджиди К. Печатная плата из мягкого материала с микрорельефом УФ-лазера. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 22055–22062 (2017).

CAS Статья Google ученый

24.

Бугра, О. К., Джеймс, В., Бурак, О. О., Кармель, М. Э. ГаИн – металлический интерфейс для жидкометаллических схем и интеграции микроэлектроники. Adv. Матер. Интерфейсы 5 , 1701596 (2018).

Артикул CAS Google ученый

25.

Мацухиса Н., Чен X., Бао З. и Сомея Т. Материалы и конструкции растягиваемых проводников. Chem. Soc. Ред. 48 , 2946–2966 (2019).

CAS Статья Google ученый

26.

Маркес, Д. Г., Лопес, П. А., де Алмейда, А. Т., Маджиди, С. и Таваколи, М. Надежные интерфейсы для многослойных растягиваемых схем EGaIn и микроэлектроники. Лабораторный чип 19 , 897–906 (2019).

Артикул Google ученый

27.

Biswas, S. et al. Интегрированные многослойные растягиваемые печатные платы открывают путь для деформируемой активной матрицы. Нат. Commun. 10 , 4909 (2019).

Артикул CAS Google ученый

28.

Scharmann, F. et al. Влияние вязкости на GaInSn изучено методом РФЭС. Surf. Интерфейс Анал. 36 , 981–985 (2004).

CAS Статья Google ученый

29.

Ladd, C., So, J.-H., Muth, J. & Dickey, M.D. Трехмерная печать отдельно стоящих микроструктур жидкого металла. Adv. Матер. 25 , 5081–5085 (2013).

CAS Статья Google ученый

30.

Зрник, Д. и Сватик, Д. С. Об удельном сопротивлении и поверхностном натяжении эвтектического сплава галлия и индия. J. Менее распространенный Met. 18 , 67–68 (1969).

CAS Статья Google ученый

31.

Liu, S. et al. Лазерное спекание наночастиц жидких металлов для масштабируемого производства мягкой и гибкой электроники. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 28232–28241 (2018).

CAS Статья Google ученый

32.

Cutinho, J. et al. Автономная термоокислительная инверсия состава и настройка текстуры жидких металлических поверхностей. ACS Nano 12 , 4744–4753 (2018).

CAS Статья Google ученый

33.

Лю С., Рид С. Н., Хиггинс М. Дж., Титус М. С. и Крамер-Боттиглио Р. Проводимость, вызванная разрывом оксидов в жидких металлических наночастицах с помощью лазера и термического спекания. в наномасштабе 11 , 17615–17629 (2019).

CAS Статья Google ученый

34.

Wu, Y.-h et al. Новая стратегия получения растяжимого и надежного двухфазного жидкого металла. Adv. Функц. Матер. 29 , 10 (2019).

Артикул CAS Google ученый

35.

Даалхайджав У., Йирмибесоглу О. Д., Уокер С. и Менгуч Ю. Реологическая модификация жидкого металла для аддитивного производства растягиваемой электроники. Adv. Матер. Technol. 3 , 1700351 (2018).

Артикул CAS Google ученый

36.

Chang, H. et al. Восстанавливаемая жидкая металлическая паста с обратимыми реологическими характеристиками для печати электроники. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 12 , 14125–14135 (2020).

CAS Статья Google ученый

37.

Markvicka, E.J., Bartlett, M.D., Huang, X. & Majidi, C. Автономно электрически самовосстанавливающийся композит жидкий металл-эластомер для прочной робототехники с мягкой материей и электроники. Нат. Матер. 17 , 618–624 (2018).

CAS Статья Google ученый

38.

Ривз, Г. К. и Харрисон, Х. Б. Получение удельного контактного сопротивления из измерений модели линии передачи. IEEE Electron Device Lett. 3 , 111–113 (1982).

Артикул Google ученый

39.

Ким, С., О, Дж., Чон, Д.И Бэ, Дж. Прямое подключение эвтектического галлий-индийского электрода к металлическому электроду для мягких сенсорных систем. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 20557–20565 (2019).

CAS Статья Google ученый

40.

Джошипура, И. Д., Эйерс, Х. Р., Маджиди, К. и Дики, М. Д. Методы моделирования жидких металлов. J. Mater. Chem. С 3 , 3834–3841 (2015).

CAS Статья Google ученый

41.

White, E. L., Yuen, M. C., Case, J. C. & Kramer, R. K. Недорогое, простое и масштабируемое производство емкостных датчиков для мягких систем. Adv. Матер. Technol. 2 , 1700072 (2017).

Артикул CAS Google ученый

42.

Бартлетт, М. Д., Марквика, Э. Дж. И Маджиди, К. Быстрое изготовление мягкой многослойной электроники для носимого биомониторинга. Adv. Функц. Матер. 26 , 8496–8504 (2016).

CAS Статья Google ученый

43.

О’Брайен, Б., Гисби, Т. и Андерсон, И.А. Датчики растяжения для определения движения человеческого тела. В SPIE Proceedings Vol. 9056: Электроактивные полимерные приводы и устройства (EAPAD) 2014 (изд. Бар-Коэн, Ю.) 8 (Международное общество оптики и фотоники, 2014).

44.

Matsuhisa, N. et al. Печатные эластичные проводники путем формирования наночастиц серебра из чешуек серебра. Нат. Матер. 16 , 834–840 (2017).

CAS Статья Google ученый

45.

Park, M. et al. Сильно растяжимые электрические цепи из композитного материала наночастиц серебра и эластомерных волокон. Нат. Nanotechnol. 7 , 803–809 (2012).

CAS Статья Google ученый

46.

Лян, Дж., Тонг, К.& Пей, Q. Краска для трафаретной печати на основе серебряных нанопроволок на водной основе для изготовления растягиваемых проводников и пригодных для носки тонкопленочных транзисторов. Adv. Матер. 28 , 5986–5996 (2016).

CAS Статья Google ученый

47.

Zhu, S. et al. Ультрарастяжимые волокна с металлической проводимостью с сердечником из жидкого металлического сплава. Adv. Функц. Матер. 23 , 2308–2314 (2013).

CAS Статья Google ученый

48.

Sekitani, T. et al. Органический светодиодный дисплей с растягивающейся активной матрицей и эластичными проводниками с возможностью печати. Нат. Матер. 8 , 494–499 (2009).

CAS Статья Google ученый

49.

Chun, K.-Y. и другие. Композитные пленки углеродных нанотрубок и серебра с высокой проводимостью, пригодные для печати и растягивания. Нат. Nanotechnol. 5 , 853–857 (2010).

CAS Статья Google ученый

50.

Tavakoli, M. et al. Спекание наночастиц серебра при помощи EGaIn при комнатной температуре для растягиваемой тонкопленочной электроники с струйной печатью. Adv. Матер. 30 , 1801852 (2018).

Артикул CAS Google ученый

Электронная схема — обзор

12.1 Введение

Феноменальный всплеск интереса к электронным устройствам и схемам нанометрового размера был вызван ожиданиями дальнейшей миниатюризации и значительного снижения стоимости производства.Эта миниатюризация стала возможной благодаря микролитографии и нанолитографии, которые сыграли доминирующую роль в уменьшении размеров электронных устройств. Это стало возможным благодаря фотолитографии. Для производства полупроводниковых устройств выполняется формирование рисунка на подложке, чтобы выбрать области, в которых могут использоваться последующие этапы обработки микроэлектроники, такие как травление, осаждение, диффузия или ионная имплантация для легирования. Этот метод создания рисунков называется «литографией», который используется для физического «маскирования» определенных областей подложки, оставляя другие области свободными для будущей обработки.Таким образом, целью литографического процесса является защита выбранных областей устройства, которые не подлежат модификации на конкретном этапе обработки — например, в процессе травления, — что достигается путем покрытия этой области защитным слоем.

Литографическая маска для защиты выбранной области устройства создается путем создания рисунка желаемого размера элемента в материале, называемом «фоторезист». Фоторезист является «фото» чувствительным, и он «сопротивляется» химическому и физическому воздействию нижележащего субстрата.Материал фоторезиста обычно представляет собой органический полимер, состоящий из смолы, ингибиторов растворения и / или генераторов фотокислот (PAG), как описано в предыдущих главах. Базовые смолы обычно представляют собой протяженные цепочки молекул, которые не растворяются в проявителе. При ударе фотона PAG производит светокислоту, каталитически удаляя кислотно-лабильные группы из смолы или разлагая ингибитор растворения, что приводит к изменению растворимости. Этапы процесса с химически усиленным резистом показаны на рис.1.

Рис. 1. Схематическое изображение функциональности химически усиленного резиста. (A) Фоторезист перед экспонированием, (B) радиационно-индуцированное образование фотокислоты в экспонированных областях, (C) катализируемое кислотой термическое снятие защиты смолы или ингибитора во время отверждения после воздействия и (D) химическое проявление фоторезиста.

На первом этапе процесса литографии загрязнения на поверхности кремния, которые могут привести к плохой адгезии и образовывать дефекты в пленке фоторезиста, должны быть удалены с помощью чистящих химикатов.Часто за этим следует нанесение промотора адгезии (такого как гексаметилдисилазан) для улучшения адгезии между фоторезистом и подложкой, из которой будет изготовлено устройство. Для получения равномерного покрытия фоторезиста на полупроводниковой подложке его наносят методом центрифугирования из раствора полимера в литейном растворителе.

Полупроводниковая подложка, покрытая фоторезистом, обжигается на горячей плите для удаления большей части остаточного литейного растворителя — это известно как отжиг после нанесения (PAB).Помимо испарения литейного растворителя из пленки фоторезиста, это термически отжигает остаточные напряжения в фоторезистивной пленке, которые возникают во время нанесения покрытия центрифугированием. На рис. 1А показано, что как ингибиторы растворения, так и ПАГ относительно однородно распределены в фоторезисте, что является идеальным случаем.

Чтобы инициировать реакцию в соответствующих областях фоторезиста, на пленке создается узор путем проецирования света через хромированную фотошаблона.Фоторезист облучают ультрафиолетовым (УФ) излучением. Это вызывает химическое преобразование экспонированных участков фоторезиста, например, изменение растворимости этих участков фоторезиста в проявочном растворе. На рис. 1В показано взаимодействие падающего света на центральную часть резиста, которое инициализирует PAG для создания скрытого изображения кислоты внутри фоторезиста. Катализируемое кислотой снятие защиты основной смолы или ингибиторов растворения запускается подачей тепловой энергии во время обжига после выдержки, что можно увидеть на рис.1С. Следует отметить, что в такой реакции кислота не расходуется. Одна молекула кислоты может способствовать снятию защиты с нескольких молекул смолы или ингибитора. На рис. 1D показан заключительный этап последовательности обработки — химическое проявление резиста. Растворимые области резиста растворяются, в то время как менее растворимые области остаются.

Фоторезист можно охарактеризовать как положительный тон или отрицательный тон. Разница между ними в том, что если открытые участки смываются при проявлении растворителем, это считается положительным тоном, а если открытые участки остаются после проявки, это негативный тон.На этапе проявления литографического процесса изображение, облученное УФ-излучением, преобразуется в структуру физической маски на подложке.