Электроника для начинающих

Основными элементами для построения цепей являются электронные компоненты. Обобщенное электронное устройство, оснащенное двумя выводами, называется диполем. Но мы никогда не найдем его в магазине электроники, потому что это несуществующий компонент и мы рассматриваем его только теоретически. Диполи необходимы для изучения соединений и форм электрических цепей (или топологии цепей). Позже мы рассмотрим их в деталях.

Рис. 1.1. Символ электрического диполя

Диполь на рисунке является символом, который его представляет. Чтобы облегчить понимание электрических явлений, мы будем говорить, что ток сравним с водой, протекающей в трубе. Эта метафора очень помогает в понимании некоторых феноменов, но имеет ограничения и может привести к ошибочному пониманию темы, поэтому мы будем использовать ее только по необходимости, а затем и вовсе откажемся от нее. Электрический провод с протекающим в нем током можно сравнить с трубой, в которой протекает вода. Электронные компоненты сравнимы с особой трубой, которая изменяет поток воды. На самом деле компоненты сделаны из специальных материалов используя физические, химические и электрические феномены, для изменения электрического тока, который проходит через данное устройство. Электрическая цепь образована набором диполей, соединенных друг с другом электрическими проводами. Мы можем соединять диполи и провода в бесконечных комбинациях, но существуют несколько правил, которые необходимо соблюдать:

• диполи могут иметь только два вывода;

• соединения между диполями осуществляют путем соединения их выводов (не к корпусу!);

• если мы сделаем аналогию с водой, вся жидкость, входящая в один конец диполя, должна выходить из другого его конца;

• так как диполи это только символы, их выводы могут быть длинными, по желанию;

• соединяя выводы нескольких диполей, мы создаем узел;

• наша цепь диполей не может иметь свободных выводов (должна быть замкнута).

Электроника имеет плохую репутацию. Говорят, что она сложная, так как связана с математикой и физикой. Я считаю, что математика имеет отношение ко всему, поэтому не стоит беспокоиться об электронике. Когда мы соединяем между собой «пучок» диполей, мы создаем то, что математик назвал бы графом.

Рис. 1.2. Граф диполейее в реальности, заменив нарисованные на бумаге символы реальными элементами. При составлении схемы мы столкнемся с рядом небольших проблем, так как часто не существует прямого соответствия между символом и реальным объектом. Мы научимся решать эти небольшие электронные дилеммы.

Схема электрической цепи является эквивалентом музыкальной партитуры. Ноты на нотной бумаге необходимы, чтобы проследить за музыкой и «остановить» ее, а также они говорят музыканту, как ему играть на его инструменте. Электрическая схема используется для отслеживания цепи и чтобы определить, как она будет реализована. Как и партитура, электрическая схема являются информацией, которой мы можем поделиться с другими. Освоив несколько первых глав, мы сможем читать электрическую схему и реализовывать ее в реальности, заменив нарисованные на бумаге символы реальными элементами. При составлении схемы мы столкнемся с рядом небольших проблем, так как часто не существует прямого соответствия между символом и реальным объектом. Мы научимся решать эти небольшие электронные дилеммы.

Если, обратив внимание на схему на рис. 1.2, заменить каждый диполь реальным устройством, то получится электрическая цепь. Если схема очень сложная, мы можем иметь пересеченные линии; в этом случае провода считаются соединенными, если на пересечении нарисован узел. Чтобы подчеркнуть несоединенные провода, некоторые рисуют небольшую арку в точке пересечения, обозначая, что один провод проходит снизу а другой сверху.

Рис. 1.3. Соединение между двумя проводами обозначено жирной точкой (узлом)

Иногда мы можем встретить элементы с тремя или более выводами, несмотря на то, что диполи имеют только два вывода. С изобразительной точки зрения, эти элементы обозначают комплекс нескольких соединенных диполей. Транзисторы имеют три вывода, но могут быть изображены как комплекс нескольких диполей. Для простоты, используется это обозначение с более простым и быстрым для использования символом.

Рис. 1.4. Символ транзистора с тремя выводами, это более упрощенное обозначение его строения в диполях

Как было уже отмечено, для многих элементов нет прямого соответствия между символом и реальным устройством. Например, три вывода транзистора имеют обозначения Э, К и Б, но не все транзисторы соблюдают этот порядок. Символами интегральных схем являются простые прямоугольники и их выводы. Они всегда расположены таким образом, чтобы упростить изображение цепи и обычно не так, как они выглядят на самом деле.