Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998), страница 2

наноамперах (1 нА = 10 з А'1 н вногда в пикоамперах (1 пкА = Ю "- А). Ток величиной ! ампер создается перемещением заряда величиной 1 кулон за время, равное 1 с. Условились считать. что ток в пепи протекает оз точки с более поло~кительным потенпналом к точке с более отрипатеш ным потенциалом, хотя электрон перемещается в противоположном направлении. Запомните: напряжение всегда измеря- ется между двумя точками схемы, ток всегда протекает через точку в схеме нли через какой-нибудь элемент схемы.

Говорить «напряжение в резисторе» нельзк — зто неграмотно. Однако часто говорят о напряжении в какой-либо точке схемы. При этом всегда подразумевают напряжение между этой точкой и «землей», т. е, такой точкой схемы, потенциал которой всем известен. Скоро вы привыкните к такому способу измерения напряжения. Напряжение создается путем воздействия на электрические заряды в таких устройствах, как батареи (электрохимические реакции), генераторы (взаимодействие магнитных сил), солнечные батареи (фотогальванический эффект энергии фотонов) и т.

и. Ток мы налучавм, прикладывая напряжение между точками схемы. Здесь, пожалуй, может возникнуть вопрос, а что же такое напряжение и ток на самом деле, как они выглядят? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучше всего воспользоваться таким электронным прибором, как осциллограф. С его помощью можно наблюдать напряжение (а иногда и ток) как функцию, взменяющуюся во времени. Мы будем прибегать к показаниям осциллографов, а также вольтметров для характеристики свгналов. Для начала советуем посмотреть приложение А, в котором идет речь об осциллографе„и разд. «Универсальные измерительные прнборь»х напечатанный мелхвм шрифтом. В реальных схемах мы соединяем элементы между собой с помощью проводов.

металлических проволников. каждый из которых в каждой своей точке обладает однвм и тем же напряжением (по отношению. скажем. к земле). В области высоких частот илн низкнх полных сопротивлений это утверждение не совсем справедливо. н в свое время мы обсудим этот вопрос Сейчас же примем это допущение на веру Мы упомянули об этом для того. чтобы вы поняли. что реальная схема не обязательно должна выглядеть как ее схематическое изображение„так как провода можно соединять по-разному 10 Глава 1 Рнс Запомните несклько простых правил. касающихся тока и напрюкения. 1. Сумма токов. втекаюшнх в точку.

равна сумме токов, вытекающих нз нее (соХранение заряда). Иногда это правило называют законом Кирхгофа лзя токов. Инженеры любят называть тахую точку схемы узлом. Из этого правила вытекает следствие: в последовательной пепи(представляющей собой группу элементов, имеющих по два конца и соединенных этими концами один с другим) ток во всех точках одинаков. 2. При параллельном соединении элементов (рис. 1.1) напряжение на кажлом из элементов одинаково. Иначе говоря, сумма падений напряжения между точками А и В, измеренная по любой ветви схемы, соедиюпощей эти точки, одинакова и равна напряжению между точками А и В. Иногда зто правило формулируется так: сумма падений напряжения в любом замкнутом контуре схемы равна нулю.

Это закон Кирхгофа для напряжений. 3. Мощность (работа, совершенная за единицу времени), потребляемая схемой, определяется следующим образом: Р= П1. Вспомним, как мы определили напряжение и ток, и получим, что мощность равна: (работа/заряд) . (Заряд(время).

Если напрюкение Г( измерено в вольтах, а ток 1 — в амперах, то мощность Р будет выражена в ваттах. Мощность величиной ! ватт — это работа в 1 джоуль, совершенная за 1 с (1 Вт = 1 Дж1с). Мощность рассеивается в виде тепла (как правило) или иногда затрачивается на механическую работу (моторы), переходит в энергию излучения (лампы, передатчики) или накапливается (батареи, конденсаторы). При разработке сложной системы одним из основных является вопрос определения ее тепловой нагрузки (возьмем, например, вычислительную ма- шину, в которой побочным продуктом нескольких стравил результатов решения ;адачи становятся многие киловаттьз шектрическои ~нергии.

рассеиваемон в пространство в виде теплар В дальнейшем при изучении периоштчески изменяющихся токов и напряжений нам придется обобщить простое выражение Р = б) для того. чтобы определять срелнее значение мощности. В гаком виде оно справедливо дзя определения мгнозенного значения мощности. Кстати. запомните. что не нужно называть т ок силои гока — это неграмотно Нельзя также называть резистор сопротивлением. О резисторах речь пойдет в следующем разделе. 1.02.

Взаимосвязь наирюкевия и тока: резисторы Тема эта очень обширна и интересна. В ней заключена суть электроники. Если попытаться изложить ее в двух словах. то она посвящена тому. как можно сделать элемент, нмеюший ту или иную характеристику. выраженную определенной зависимостью между током и напряжением, н как его использовать в схеме.

Примерами таких элементов служат резисторы (ток прямо пропорционален напряжению), конденсаторы (ток пропорционален скорости изменения напряжения), диоды (ток протекает только в одном направлении), термисторы (сопротивление зависит от температуры), тензорезисторы (сопротивление зависит от деформации) и т.д. Постепенно мы познакомимся с некоторыми экзотическими представителями этой плеяды; а сейчас рассмотрим самый нехитрый и наиболее распространенный элемент †резист (рис. 1.2).

Рнс !Х ПРИСТАВКИ ЛЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ КРАТНЫХ Н ДОЛЬНЫХ КЛИНИЦ ЮМКРКИИЯ Следуаииие врастании вринаты длв абралававиа нратных и валеных сливене итыереннв а научиав в наневе~ нав врантааы Основы ыпктровикв 11 Множитель Приставка Обозначение 1б" 1бе 10' Нуз !б 1б е !б-' Гй 1а-м т г м К м и пк Ф гера гига мега кило милли микро нано пико фемто При сокрашением обозначении дольпых едлнип к!мариана соотвегсгеуюшаа приставка и условное обозначение едипи им пишутся слитно. Обратите апиыавяе ва использование прописных и строчвых букв, особенно м и М а приставках и обозяачевиах Икании 1 мат — зго 1 миллиаатт, или тысячная доля ватгз; 1 МГп-зто ! миллион гсрп.

Полные напменокыня едивип измерения всегда пишугсв со строчной буквы, даже если они образованы от имен собственных. Полное наименование еаиииша измереииа с приставков также всегда пишется со строчной буквы Прописные буквы используются лля условных сокрапшввй едивип измереиия Например гери и килошрп. йо Гп и кГп; ватт, милливатт и мегаватт. ао Вт мвт И 'Мйт. " Спнрптнвление н резисторы. Интересно, что ток, протекающий через металличеСьяйй проводник (илн другой материал, пбладаюший некоторой проводимостью), пропорционален напряжению. приложенйойгу к проводнику (Что касается пройбда, который используется в качестве проводников в схемах, то его обычно берут достаточно большого сечения.

чтобы можно было пренебречь падениями напряжения, о которых мы говорили ймше.) Это ни в коем сзучпс не обязательно для всех случаев жизни. Например. трк, протекающий через неоновую лампу. представляет собой нелинейную функшпо от приложенного напряжения (он сохраняет нулевое значение ло критического значения напряжения, а в критической Точке резко возрастает! 1 ~ же самое можно сказать н г целой !ругше других эдементов-лиолзх.

транзисторах.лампах и ',цр. Если вас интересует, почему металлические проволники ведут себя именно так, советуем прочитать курс физики Ве!- )ге)еу Р)!уз!па Сопгзе. том 11. разл. 4 3-4. (см. библиографию! Резисторы изготавливают нз ароволпцегг материала !грггфита, тонкой метштлнческой илп,рафитовой пленхн нлн провода. обладающего невысокой проволимосгью). К кажлохгг концу резистора прнкреплен провод.

Резистор характеризуется величиной сопротинления сопротивление Я измеряется в омах, если напряжение (! выражено в вольтах, а ток ! в амперах. Это соотношение носит название «закон Ома». Резисторы наиболее распространенного типа — углеродистые композиционные — нмеют сопротивление от 1 ома (1 Ом) до 22 мегаом (22 МОМ). Резисторы характеризутотся также мощностью, которую они рассеивают в пространство (наиболее распространены резисторы с мощностью рассеяния !)4 Вт) и такими параметрами, как допуск (точность), температурный коэффициент, уровень шума.

коэффициент напряжения (показывающий, в какой степени сопротивление зависит от приложенного напряжения). стабильность во времени, индуктивность и пр. Более подробную информацию о резисторах содержит равд. «Резисторы», напечатанный мелким шрифтом, а также приложения Б и Г н конце второго тома. Грубо говоря, резисторы используются для преобразования напряжения в ток и наоборот.

Этот вывол может показаться банальным, но скоро вы поймете, что имеется в виду. Последовательное н параллельипе епелиненяе резисторов. Из определения сопротивления следу.ет несколько выводов: !. Сопротивление дву.х последонательно соединенных резисторов (рнс. 1.3) равно: Я=Я, -'-Яз. Прн последовательном соединении резисторов исегла получаем оо евшее сопро-нвление. чем сопротивление отлельнога лез нсгорд Сопротивление двух параллельно соединенных резисторов !рис !.4! равно Я = = Я, Рз (Я, —, Яз! илн Я = ! 11 Я., + 1!Я ). ~2 ркс. !.Л. рис !! 12 Гдпии 1 до 250 Вт с допуском от 0,005 до 20% Резисторы изготавливают из графитовых смесеи. металлических .шепок, проводов. ггскргчеппых вг каркас. али п.г -сионе посгпровозпиковых здсмеитоа пс1лобиых аогевым тоаизисторам Наиболее озспрострапепы глеродистые композидиоппые резисторы.

имеюшие чопшость,* 4 изи ~ Вт Сушествуег сгаилдртвыи диапазон значении со про гпвдевии от ' Ом до 1(Ю МОм. причем зля резисторов с допуском па сопротивление. равным св'. выпускается е эва раза с мьше значении сопрозивзевии. чем зая резисторов с допуском ЮЧ (см приложыше В! Мы рекомедлуем исподьзоватг резишоры виомы 411еп Втаб)еу гика АВ 1,4 В г. 5%1 ~ як как спи имею г подятпюо маркировку, стабильвые характеристики и иалежпое соединение с проволиикамд выволов Резисторы пастоаько !~росты в обрашепви, что очень часто их припимают как нечто само собои разумеюшееся Между тем опи пе идеальны, и стоиз обратить внимание ва некоторые их недостатки. Возьмем вапример, получившие широкое распростравеиие резисторы композилвовиого типа г допуском 5%. Опи хороши почти для любых схем с некритичными парждетрами, но иевысогля стабвльпосп этих резвсгоров ие позволяет использовать их е препюиовпых схемах Следует помиить об ограпичепикх, своиствеппых этим элементам.

чтобы в одап прекраспыи лень ве оказагьса разачаровадвым Основной ведостаток состоит в измевеввп сапротивюиия во времени пол действием температуры. папрвжегш«влажности. Другие педостаткя связавы с иддухтпввымв свойствами (опд сушестяевпо скаэываютсв ва высоквх частотах), с наличием термальных точек в моюяых схемах или шумов в усилителях с пизким уровнем шума. Ниже приводятся параметры резисторов в самых жестких условиях эксплуатадии: обычно услоавя бывают чучше, ло правильнее рассчитывать ва худшее.