Зачем нужны конденсаторы в схемах: Для чего нужен конденсатор в электрической цепи? – Tokzamer

Что такое конденсатор и для чего он нужен?

Главная » Мастерская » Теория

Опубликовано: 02.03.2022

Конденсатор (с латинского «condensare» — «уплотнять», «сгущать», в простонародье «кондер») — один из самых распространенных элементов в радиоэлектронике, после резистора. Состоит из двух обкладок разделенных диэлектриком малой толщины, по сравнению с толщиной этих обкладок. Но на практике эти обкладки свернуты в многослойный рогалик, ой рулон в форме цилиндра или параллелепипеда разделенных все тем же диэлектриком.

Принцип работы конденсатора

Заряд. При подключении к источнику питания на обкладках скапливаются заряды. При зарядке на одной пластине скапливаются положительно заряженные частицы (ионы), а на другой отрицательно заряженные частицы (электроны). Диэлектрик служит препятствием, чтобы частицы не перескакивали на другую обкладку. При зарядке вместе с емкостью растет и напряжение на выводах и достигает максимума, равного напряжению источника питания.

Разряд. Если после зарядки конденсатора отключить питание и подключить нагрузку, конденсатор уже будет играть роль источника тока.  Электроны начнут двигаться в через нагрузку, которая при подключении образовывает замкнутую цепь, к ионам (по закону притяжения между разноименными разрядами).

Основными параметрами конденсатора являются:

1. Номинальная емкость — это его основная характеристика, подразумевает объем электрических зарядов. Измеряется емкость в Фарадах (сокращенно Ф), на практике часто встречаются мкФ (1мкФ = 0,000001 Ф), нФ (1нФ = 0,000000001 Ф), пФ (1пФ = 0,000000000001 Ф), так как емкость в 1Ф очень велика. Но  есть такой компонент который может иметь емкость даже больше 1 Фарады его называют ионистр (о нем и о других я расскажу позже).
2. Номинальное напряжение — это максимальное напряжение, при котором конденсатор может надежно и долго работать, измеряется конечно же в вольтах (сокращенно В). При превышении напряжения конденсатор выйдет из строя. В случаях когда необходимо поменять конденсатор, а с нужной емкостью имеется, но он рассчитан на большее напряжение по сравнению с вышедшем из строя его можно спокойно ставить (например «сгорел» конденсатор 450мкФ 10В, его можно заменить на 450мкФ 25В). Главное чтобы он по габаритам поместился в вашу плату.
3. Допуск отклонения —  допустимое отклонение величины его реальной ёмкости от указанной на корпусе. Обозначается в процентах. Допуск у конденсаторов может достигать 20 – 30%. В устройствах, где требуется особая точность, применяются конденсаторы с малым допуском (1% и менее).
4. Температурный коэффициент емкости — встречается на электролитических конденсаторах. Емкость алюминиевого электролитического конденсатора зависит от температуры. С понижением температуры (особенно ниже 0°C) повышается вязкость электролита и его ESR (удельное электрическое сопротивление), что ведет к уменьшению емкости конденсатора.

Для чего же нужны конденсаторы и с чем их «едят».

• В цепи переменного тока конденсатор нужен в роли емкостного сопротивления. Если в цепи с постоянным током конденсатор подключить последовательно лампочке, она светится не будет, а в цепи с переменном током она загорится. И будет святится даже ярче и чем выше емкость конденсатора тем ярче будет свет. За счет этого свойства конденсаторы часто используются в качестве фильтрации пульсирующего тока (его основная задача во многих схемах), он хорошо подавляет ВЧ и НЧ помехи, скачки переменного тока и пульсации напряжения.
• За счет своей главной особенности накапливать электрический заряд и затем быстро его отдавать создавая импульс, делает их незаменимыми при изготовлении фотовспышек, магнитных ускорителей, стартеров и т. п.
• Конденсаторы также используются для запуска трехфазных двигателей на однофазном питании, подключая к третьему выводу он сдвигает фазу на 90 градусов.
• Благодаря способности накапливать и отдавать заряд, конденсаторы используют в схемах в которых нужно сохранить информацию на длительное время. Но к сожалению, он значительно уступает в способности накапливать энергию аккумуляторным батареям питания, из-за саморазряда и не способности накопить электроэнергию большей величины.

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Рейтинг

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Для чего нужны конденсаторы? Подключение конденсатора

Электрический конденсатор – это устройство, которое может накапливать заряд и энергию электрического поля. В основном он состоит из пары проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. Толщина диэлектрика всегда намного меньше, чем размер обкладок. На электрических схемах замещения конденсатор обозначается 2-мя вертикальными параллельными отрезками (II).

Основные величины и единицы измерения

Существует несколько основных величин, определяющих конденсатор. Одна из них — это его емкость (латинская буква С), а вторая — рабочее напряжение (латинская U). Электроемкость (или же просто емкость) в системе СИ измеряется в фарадах (Ф). Причем как единица емкости 1 фарад — это очень много — на практике почти не применяется. Например, электрический заряд планеты Земля составляет всего 710 микрофарад. Поэтому электроемкость конденсаторов в большинстве случаев из­меряется в производных от фарада величинах: в пикофарадах (пФ) при очень маленьком значении емкости (1 пФ=1/10⁶мкФ), в микрофарадах (мкФ) при достаточно большом ее значении (1 мкФ = 1/10⁶ Ф). Для того чтобы рассчитать электроемкость, необходимо разделить величину заряда, накопленного между обкладками, на модуль разницы потенциалов между ними (напряжение на конденсаторе). Заряд конденсатора в данном случае – это заряд, накапливающийся на одной из обкладок рассматриваемого устройства. На 2-х проводниках устройства они одинаковы по модулю, но отличаются по знаку, поэтому сумма их всегда равняется нулю. Заряд конденсатора измеряется в кулонах (Кл), а обозначается буквой Q.

Напряжение на электроприборе

Одним из самых важных параметров рассматриваемого нами устройства является пробивное напряжение — разность значений потенциалов двух проводников конденсатора, приводящая к электрическому пробою слоя диэлектрика. Максимальное напряжение, при котором не происходит пробоя устройства, определяется формой проводников, свойствами диэлектрика и его толщиной. Условия работы, при которых напряжение на обкладках электроприбора близко к пробивному, недопустимы. Нормальное рабочее напряжение на конденсаторе меньше пробивного в несколько раз (в два-три раза). Поэтому при выборе следует обратить внимание на номинальное напряжение и емкость. В большинстве случаев значение этих величин указывается на самом устройстве или в паспорте. Включение конденсатора в сеть на напряжение, превышающее номинальное, грозит его пробоем, а отклонение значения емкости от номинального может привести к выбросу в сеть высших гармоник и перегреву устройства.

Внешний вид конденсаторов

Конструкция конденсато­ров может быть самой разнообразной. Она зависит от значения электроемкости устройства и его назначения. На параметры рассматриваемого устройства не должны влиять внешние факторы, поэтому обкладки имеют такую форму, при которой электрическое поле, созданное электрическими зарядами, сосредотачивается в небольшом зазоре между проводниками конденсатора. Поэтому они могут состоять из двух концентрических сфер, двух плоских пластин или двух коаксиальных цилиндров. Следовательно, конденсаторы могут быть цилиндрическими, сферическими и плоскими в зависимости от формы проводников.

Постоянные конденсаторы

По характеру изменения электроёмкости конденсаторы делят на устройства с постоянной, переменной ёмкостью или подстроечные. Разберем подробнее каждый из упомянутых типов. Приборы, чья ёмкость не меняется в процессе работы, то есть она является постоянной (значение емкости все-таки может колебаться в допустимых пределах в зависимости от температуры),- это постоянные конденсаторы. Существуют также электроприборы, меняющие свою электроемкость в процессе работы, они называются переменными.

От чего зависит С в конденсаторе

Электроемкость зависит от площади поверхности его проводников и расстояния между ними. Есть несколько способов изменения этих параметров. Рассмотрим конденсатор, который состоит из двух видов пластин: подвижных и неподвижных. Подвижные пластины перемещаются относительно неподвижных, в результате чего изменяется электроемкость конденсатора. Переменные аналоги используются для настроек аналоговых устройств. Причем емкость можно изменять в процессе работы. Подстроечные конденсаторы в большинстве случаев используют для настройки заводской аппаратуры, например для подбора емкости эмпирическим путем при невозможности расчета.

Конденсатор в цепи

Рассматриваемый прибор в цепи постоянного тока проводит ток только в момент включения его в сеть (при этом происходит заряд или перезаряд устройства до напряжения источника). Как только конденсатор полностью заряжается, ток через него не идет. При включении устройства в цепь с переменным током процессы разрядки и зарядки его чередуются друг с другом. Период их чередования равен периоду колебания приложенного синусоидального напряжения.

Характеристики конденсаторов

Конденсатор в зависимости от состояния электролита и материала, из которого он состоит, может быть сухим, жидкостным, оксидно-полупроводниковым, оксидно-металлическим. Жидкостные конденсаторы хорошо охлаждаются, эти устройства могут работать при значительных нагрузках и обладают таким важным свойством, как самовосстановление диэлектрика при пробое. У рассматриваемых электрических устройств сухого типа достаточно простая конструкция, немного меньше потери напряжения и ток утечки. На данный момент именно сухие приборы пользуются наибольшей популярностью. Основным достоинством электролитных конденсаторов являются дешевизна, компактные габариты и большая электроемкость. Оксидные аналоги — полярные (неверное подключение приводит к пробою).

Как подключается

Подключение конденсатора в цепь с постоянным током происходит следующим образом: плюс (анод) источника тока соединяется с электродом, который покрыт окисной пленкой. В случае несоблюдения этого требования может произойти пробой диэлектрика. Именно по этой причине жидкостные конденсаторы нужно подключать в цепь с переменным источником тока, соединяя встречно последовательно две одинаковые секции. Или нанести оксидный слой на оба электрода. Таким образом, получается неполярный электроприбор, работающий в сетях как с постоянным, так и с синусоидальным током. Но и в том и в другом случаях результирующая емкость становится в два раза меньше. Униполярные электрические конденсаторы обладают значительными размерами, зато могут включаться в цепи с переменным током.

Основное применение конденсаторов

Слово «конденсатор» можно услышать от работников различных промышленных предприятий и проектных институтов. Разобравшись с принципом работы, характеристиками и физическими процессами, выясним, зачем нужны конденсаторы, например, в системах энергоснабжения? В этих системах батареи широко применяют при строительстве и реконструкции на промышленных предприятиях для компенсации реактивной мощности КРМ (разгрузки сети от нежелательных ее перетоков), что позволяет уменьшить расходы на электроэнергию, сэкономить на кабельной продукции и доставить потребителю электроэнергию лучшего качества. Оптимальный выбор мощности, способа и места подключения источников реактивной мощности (Q) в сетях электроэнергетических систем (ЭЭС) оказывает существенное влияние на экономические и технические показатели эффективности работы ЭЭС. Существуют два типа КРМ: поперечная и продольная. При поперечной компенсации батареи конденсаторов подключаются на шины подстанции параллельно нагрузке и называются шунтовыми (ШБК). При продольной компенсации батареи включают в рассечку ЛЭП и называют УПК (устройства продольной компенсации). Батареи состоят из отдельных приборов, которые могут соединяться различными способами: конденсаторы последовательного подключения или параллельного. При увеличении количества последовательно включенных устройств увеличивается напряжение. УПК также используются для выравнивания нагрузок по фазам, повышения производительности и эффективности дуговых и рудотермических печей (при включении УПК через специальные трансформаторы).

На схемах замещения линий электропередачи с напряжением свыше 110кВ емкостная проводимость на землю обозначается в виде конденсаторов. ЕП линии обусловлена электроемкостями между проводниками разных фаз и емкостью, образованной фазным проводом и землей. Поэтому для расчетов режимов работы сети, параметров ЛЭП, определения мест повреждения электрической сети используются свойства конденсатора.

Еще о сферах применения

Также данный термин можно услышать от работников железных дорог. Зачем нужны конденсаторы им? На электровозах и тепловозах данные устройства используются для снижения искрения контактов электрических аппаратов, сглаживания пульсирующего тока, выдаваемого выпрямителями и импульсными прерывателями, а также для создания генерации симметричного синусоидального напряжения, используемого для питания электродвигателей.

Однако это слово чаще всего можно услышать из уст радиолюбителя. Зачем нужны конденсаторы ему? В радиотехнике их используют для создания электромагнитных колебаний высокой частоты, они входят в состав сглаживающих фильтров, блоков питания, усилителей и печатных плат.

В бардачке каждого автолюбителя можно найти пару-тройку этих электроприборов. Зачем нужны конденсаторы в автомобиле? Там они используются в усиливающей аппаратуре акустических систем для качественного воспроизведения звука.

Зачем использовать конденсаторы? — Обмен стека электротехники

спросил
12 лет, 1 месяц назад

Изменено
7 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено
102 тысячи раз

\$\начало группы\$

Зачем нужно какое-то время сохранять напряжение в конденсаторе? Я всегда предполагал, что схемы работают, когда вы включаете их, и останавливаются, когда вы их отключаете.

Почему нельзя провести всю цепь без конденсатора? Если он предназначен для хранения, почему бы просто не использовать триггер?

• конденсатор

\$\конечная группа\$

8

\$\начало группы\$

Если бы все, что вы хотели построить, это цифровая схема, и ваши источники напряжения действительно поддерживали бы постоянное напряжение, независимо от того, сколько тока от них потреблялось, и ничего не создавало электрических помех, вам бы не понадобились конденсаторы.

Но источники напряжения провисают, когда вы получаете от них ток. Щетки двигателя (и множество других компонентов) производят ужасные скачки напряжения, которые вы хотите отфильтровать из своей цифровой схемы. Некоторые люди также имеют дело с аналоговыми схемами, где сигналы напряжения и тока непрерывно изменяются в широком диапазоне. Для такой изменяющейся во времени схемы необходимы конденсаторы.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Цифровые схемы могут быть особенно плохими, но в целом вы пытаетесь сделать шину питания источником питания постоянного тока. большинство схем, когда они внезапно получают питание от шины питания, не будут слишком счастливы, если шина питания отреагирует провалом.

По мере увеличения скорости индуктивность создает большую проблему, чем сопротивление. Конденсатор действует как очень близкий источник питания. Вы вытягиваете свою высокоскоростную мощность из конденсатора, и источник питания медленно заряжает конденсатор.

При правильном выполнении все работает по спецификации. Когда вы делаете коммерческий продукт и делаете это неправильно, вы получаете продукт с очень странными ошибками, обычно связанными с высокой нагрузкой, поскольку напряжение действительно проседает (провалы = ниже того, что должно быть). В худшем случае высокоскоростные сигналы проходят по вашим линиям электропередач, и FCC не одобряет ваш продукт, поскольку он излучает высокочастотную энергию.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Конденсаторы также широко используются в генераторах, фильтрах и схемах синхронизации, поскольку их скорость зарядки и скорость разрядки можно точно рассчитать.

В RC-цепи значение постоянной времени (в секундах) равно произведению сопротивления цепи (в омах) на емкость цепи (в фарадах), т. е. R × C. Это время, необходимое для зарядить конденсатор через резистор до 63,2% полного заряда; или разрядить его до 36,8% начального напряжения. Эти странно выглядящие проценты получены из математической константы e (2,71828, основание натуральных логарифмов), а именно 1 − 1/e и 1/e соответственно.

Генератор и схемы синхронизации обычно используются в цифровых системах для обеспечения генераторов частоты и синхронизации. Генераторы и фильтры обычно используются в аналоговых схемах, то есть в аудио- или радиочастотных (РЧ).

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Одним из наиболее популярных применений конденсаторов в промышленной электротехнике является обеспечение коррекции коэффициента мощности. Конденсаторы накапливают энергию и высвобождают ее каждый цикл в сети распределения электроэнергии переменного тока, чтобы компенсировать тот факт, что высокоиндуктивные нагрузки, такие как электродвигатели, потребляют ток, который «отстает» от приложенного напряжения. Это приводит к плохому коэффициенту мощности в электрической распределительной сети, что обычно означает, что сетевые активы не могут быть использованы в соответствии с их кажущейся номинальной мощностью.

Используя коррекцию коэффициента мощности, которая для индуктивных нагрузок означает включение конденсаторов в сеть питания, коэффициент мощности может быть увеличен почти до единицы, что означает, что сетевые активы, такие как большие трансформаторы, не должны быть излишне габаритными.

Кроме того, большинство органов по электроснабжению будут наказывать пользователей с очень низким коэффициентом мощности, поскольку они обычно несут дополнительные расходы в связи с чрезмерно большими и недостаточно используемыми распределительными активами. Таким образом, у крупных промышленных потребителей появляется финансовый стимул для установки оборудования для коррекции коэффициента мощности.

Конденсаторы также используются для фильтрации пульсаций при преобразовании переменного тока в постоянный (например, на входном каскаде привода с регулируемой скоростью или в цепи инвертора).

Кроме того, конденсаторы используются для «усиления» источников питания постоянного тока (например, для преобразования источника питания 5 В постоянного тока в выходное напряжение 9 В постоянного тока). Они называются схемами прерывателя.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Почему нельзя нарисовать всю схему
конденсатор свободен?

Схемы иногда рисуются без конденсаторов, так как неявно они будут включены в каждый вывод логического питания. Очевидно, что при использовании инструмента EDA они должны быть где-то на схеме (обычно в каком-то углу), но подразумевается, что на каждом контакте будет как минимум по одному (несколько колпачков могут охватывать более широкий диапазон частот), и, как максимально близко.

Для прототипов — , особенно для прототипов — шунтирующие конденсаторы еще важнее. Часто в клубке проводов будет намного больше индуктивности, чем обычно. Даже если ваша частота переключения низкая, спектральный состав фронтов может быть чрезвычайно высоким.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Здравствуйте, пользователь 1424
Вы, кажется, задаете много вопросов о многих электронных вещах. Могу ли я порекомендовать вам найти хорошую книгу, такую ​​как «Искусство электроники» Горовица и Хилла, и хорошенько ее прочитать.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Развязывающие конденсаторы служат нескольким целям. Во-первых, они являются защитой от изменений в источнике питания. Если бы конденсатора не было, провал мог бы сбросить всю цепь. Точно так же некоторые энергоемкие части схемы могут включаться и выключаться во время работы. Включение также создает провал; большой ток, внезапно необходимый в одном месте, означает, что он больше не доступен в другом месте. Конденсатор является буферным накопителем, который обеспечивает достаточный ток для всех компонентов в эти моменты переключения.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Хорошим примером являются емкостные сенсорные экраны (например, сенсорный экран в iPhone).

В емкостных сенсорных экранах используется слой емкостного материала для удержания электрического заряда. Прикосновение к поверхности экрана приводит к искажению электростатического поля экрана, создавая падение напряжения, которое можно измерить как изменение емкости. Это точное место падения напряжения фиксируется контроллером и передается процессору.

\$\конечная группа\$

дизайн печатной платы. Почему в компьютерных схемах так много резисторов и конденсаторов?

спросил
2 года, 7 месяцев назад

Изменено
2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено
5к раз

\$\начало группы\$

Как человек, хорошо разбирающийся в архитектуре компьютера (но не в электротехнике), я всегда задавался вопросом, почему в компьютерных схемах так много резисторов, конденсаторов и других мелких элементов схемы. Вычислительная логика бинарна: либо по проводам проходит электричество, либо нет. Так зачем же хранить/уменьшать поток электронов в стольких разных местах? Я предполагаю, что это как-то связано с подачей напряжения на различные элементы схемы от источника питания или, возможно, с управлением быстрыми колебаниями тактовой частоты процессора, но я не уверен.

• проектирование печатных плат
• проектирование схем
• компьютерная архитектура
• компьютеры

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Резисторы и колпачки имеют тысячи применений.

Пара основных применений резисторов, которые вы можете видеть подключенными непосредственно к контактам микросхемы. Когда ваша микросхема переключает логическое состояние (часы), тонны транзисторов внутри изменяются одновременно. В результате требуется небольшой «глоток» электроэнергии. Поскольку микросхема находится на некотором расстоянии от основного источника питания, она не может подавать электричество достаточно быстро, вам нужен вторичный источник питания очень близко к микросхеме, чтобы предотвратить голодание микросхемы по напряжению. Колпачки рядом с микросхемами выполняют эту функцию. Это очень похоже на водонапорную башню. Водонапорная башня поддерживает постоянное давление для всех подключенных, независимо от мгновенной потребности. Если бы водонапорной башни не было, а спрос растет, и вам приходилось бы перекачивать воду на многие мили из какого-нибудь отдаленного резервуара, сопротивление трубопровода привело бы к падению давления к тому времени, когда вода дошла до вашего дома.

Очевидно, что есть НАМНОГО более сложные вопросы, чем перечисленные выше, но я постарался изложить их простыми словами.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Конденсаторы обеспечивают обход источника питания для коммутационной логики. Конденсаторы меньшего размера имеют лучшие для этой задачи ВЧ характеристики, поэтому их в изобилии используют для компьютерных плат; большие значения обеспечивают массовую фильтрацию для поддержания стабильности источника питания.

Большие, прожорливые микросхемы будут подвергнуты ковровой бомбардировке конденсаторами с различными номиналами, чтобы получить необходимую частотную характеристику в области мощности для снижения шума переключения микросхемы.

Резисторы появляются на компьютерных платах в качестве оконечной нагрузки или для подтягивания сигналов вверх/вниз до известных состояний. Их не так много, как конденсаторов. Блоки смешанных сигналов, если они есть, используют резисторы для настройки усиления или другого преобразования сигнала.

И давайте не будем забывать катушки индуктивности. Они имеют дело с питанием, иногда для фильтрации, но чаще всего для преобразования постоянного тока в постоянный, в качестве устройств передачи энергии, чтобы снизить подачу питания до того, что нужно чипам. Большие чипы будут использовать многофазные преобразователи, по одной индуктивности на фазу, для напряжения ядра, которое может достигать сотен ампер.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

По сути, конденсаторы и резисторы существуют потому, что они просто «делают что-то». Список бесконечен.

Вычислительные устройства не просто вычисляют сами по себе. Например, им также требуется питание и тактовый сигнал для синхронизации их вычислительных элементов, а также коммуникационные шины, которые можно рассматривать как линии передачи.

С каждым тактовым циклом миллионы логических вентилей могут менять свое состояние, и каждый вентиль потребляет небольшой ток при переключении. Современный ЦП может потреблять 100 Вт энергии, а это означает, что при питании ядра 1 вольт он потребляет в среднем 100 ампер тока. Величина емкости и количество небольших конденсаторов, которые могут обеспечить ЦП достаточно низким импедансом для поддержания стабильного напряжения, значительны. У конденсаторов есть много других функций, помимо стабилизации источников питания, таких как сигналы шины связи по переменному току, завершение переменного тока, синхронизация, компенсация, фильтрация.

Резисторы используются для согласования линий передачи с надлежащим импедансом, в качестве подтягивающих или понижающих устройств для сигналов, для ограничения тока даже для светодиода, для деления напряжения для установки выхода регулятора, в качестве шунта для измерения тока.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я думаю, что в других ответах здесь упущена большая часть того, почему у вас есть эти резисторы на чем-то вроде материнской платы.

Да, компьютерные чипы цифровые и работают с нулями и единицами. Но любая современная система имеет много аналогового функционала для работы.

Во-первых, у вас есть припасы. Вам нужно где-то генерировать все напряжения питания, необходимые для вашего чипа. Это делается с помощью аналоговых (или, по крайней мере, частично аналоговых) схем, которые используют эти резисторы для установки усиления, управления обратной связью и т. д.

Во-вторых, ваша система может просто иметь много аналоговых функций для взаимодействия с внешним миром. Микропроцессор или SoC может иметь внутренние АЦП и ЦАП для взаимодействия с другими системами, будь то звук, данные или другие аналоговые управляющие сигналы. Для работы всего этого могут потребоваться резисторы и другие аналоговые компоненты.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

У них гораздо больше транзисторов, чем резисторов и конденсаторов, просто транзисторы в основном интегрированы как часть ИС (а когда они не интегрированы, визуальная разница между дискретным транзистором и ИС с малым количеством выводов невелика) , так что вы действительно не видите их.

С другой стороны, резисторы и конденсаторы трудно эффективно интегрировать в ИС, поэтому они, скорее всего, будут дискретными компонентами.

Конденсаторы в основном используются для поддержания стабильного питания. Каждый раз, когда логический элемент переключается, он потребляет всплеск тока, в основном из-за зарядки и разрядки паразитной емкости в проводке, а иногда также из-за частичного включения верхнего и нижнего транзисторов в одно и то же время. Каждый фронт тактового сигнала вызывает одновременное переключение большого количества логики, поэтому источник питания чипа в целом также показывает всплески.

Таким образом, «развязывающие конденсаторы» используются для обеспечения этих скачков тока и поддержания стабильного напряжения источника питания. Из-за паразитной индуктивности дорожек печатной платы конденсаторы должны располагаться близко к микросхемам, для которых они защищают источник питания, отсюда и их большое количество.

Конденсаторы большего размера, но более медленные (с более высоким ESR и/или ESL) часто рассматриваются как часть схемы питания, где они служат для сглаживания колебаний тока от коммутационного действия понижающих преобразователей, которые понижают напряжение 12 В от источника питания. к вольту или около того, используемому базовой логикой.

Резисторы встречаются гораздо реже, чем конденсаторы, но у них есть несколько важных применений, одно из которых — заделка высокоскоростных сигнальных линий для предотвращения помех сигнала отражениям. Другой обеспечивает «подтягивания» или «подтягивания», чтобы сигнал переходил в известное состояние, когда он не активируется. Существует также определенное количество «аналоговых» схем (таких как источники питания), для которых, вероятно, потребуются резисторы.

Также иногда можно увидеть «звенья с нулевым сопротивлением», которые иногда классифицируют как резисторы. Они используются, когда разработчик хочет разрешить несколько вариантов сборки платы с немного разными соединениями.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Другие ответы объяснили, зачем вообще нужны резисторы и конденсаторы, но еще не объяснили , почему они находятся на дискретных компонентах на печатной плате, внешних по отношению к интегральным схемам.

Безусловно, можно изготавливать резисторы и конденсаторы как часть интегральных схем. Действительно, первой коммерчески доступной ИС был резисторно-транзисторный вентиль ИЛИ-НЕ. Многие ИС сегодня все еще имеют некоторые резисторы или конденсаторы, изготовленные на кристалле.