Rezystory i czapki mają tysiące zastosowań

Kilka podstawowych zastosowań dla rezystorów, które mogą być podłączone bezpośrednio do pinów IC

• Pull up / pull down (100% funkcja logiczna;)

• Zakończenie zapobiegające dzwonieniu lub odbiciom sygnału w szybkich sygnałach cyfrowych. (Komputery nie działałyby, gdyby tego nie zrobiono)

Kondensatory są używane przez bucketload do „obejścia” zasilania. Kiedy twój układ scalony przełącza stan logiczny (zegary), tony tranzystorów w środku zmieniają się w tym samym czasie. W rezultacie potrzebny jest mały „łyk” prądu. Ponieważ układ scalony znajduje się w pewnej odległości od głównego źródła zasilania, nie może dostarczać energii elektrycznej wystarczająco szybko, potrzebujesz dodatkowego zasilania bardzo blisko układu scalonego, aby zapobiec jego głodowaniu. Tę funkcję pełnią czapki znajdujące się tuż obok układów scalonych. To bardzo przypomina wieżę ciśnień. Wieża ciśnień utrzymuje stałe ciśnienie dla wszystkich podłączonych, niezależnie od chwilowego zapotrzebowania. Gdyby nie było wieży ciśnień, w miarę wzrostu zapotrzebowania i trzeba było pompować mile wodne & mil od jakiegoś odległego zbiornika, opór rur spowodowałby spadek ciśnienia, zanim dotarłby do twojego domu.

Oczywiście są o wiele bardziej skomplikowane sprawy niż powyższe, ale starałem się to ująć w prostych słowach.

Kondensatory zapewniają obejście zasilania dla logiki przełączania. Mniejsze kondensatory mają lepszą charakterystykę wysokich częstotliwości do tego zadania, więc są używane w dużych ilościach w płytach komputerowych; większe wartości zapewniają masowe filtrowanie w celu utrzymania stabilnego zasilania.

Duże, energochłonne chipy zostaną zbombardowane różnymi wartościami kondensatorów, aby uzyskać wymaganą odpowiedź częstotliwościową w domenie mocy, aby zniwelować szum przełączania chipa.

Rezystory pojawiają się na płytach komputerów jako zakończenie lub do podciągania sygnałów w górę / w dół do znanych stanów. Nie są tak liczne jak kondensatory. Bloki sygnałów mieszanych, jeśli są obecne, używają rezystorów do ustawiania wzmocnienia lub innego kondycjonowania sygnału.

I nie zapominajmy o cewkach indukcyjnych. Zajmują się one zasilaniem, czasami do filtrowania, ale najczęściej do konwersji DC-DC, jako urządzeń do przesyłania energii, aby zmniejszyć zasilanie do tego, czego potrzebują chipy. Duże chipy będą używać konwerterów wielofazowych, po jednej cewce na fazę, dla napięć rdzenia, które mogą osiągnąć setki amperów.

Zasadniczo kondensatory i rezystory istnieją, ponieważ po prostu „robią rzeczy”. Lista jest nieskończona.

Urządzenia komputerowe nie tylko same obliczają. Na przykład potrzebują również zasilania i sygnału zegarowego, aby zsynchronizować swoje elementy obliczeniowe i magistrale komunikacyjne, które można uznać za linie transmisyjne.

Z każdym cyklem zegara mogą być miliony bramek logicznych przełączających swoje stany, a każda z nich pobiera mały łyk prądu podczas przełączania. Nowoczesny procesor może pobierać 100 W mocy, co oznacza, że ​​przy zasilaniu rdzenia 1 V pobiera średnio 100 amperów prądu. Ilość pojemności i liczba małych kondensatorów, które są w stanie dostarczyć procesorowi wystarczająco niską impedancję, aby utrzymać stabilne napięcie, jest znacząca. Oprócz stabilizowania zasilaczy, kondensatory mają wiele innych funkcji, takich jak sygnały szyny sprzęgającej AC, terminacja AC, synchronizacja, kompensacja, filtrowanie.

A rezystory służą do zakańczania linii transmisyjnych o odpowiedniej impedancji, działają jako podciągnięcia lub obniżenia sygnałów, do ograniczenia prądu nawet dla diody LED, do podziału napięcia w celu ustawienia wyjścia regulatora, jako bocznik do pomiaru prądu .

Myślę, że w innych odpowiedziach na pytanie, dlaczego masz te rezystory na czymś takim jak płyta główna, brakuje dużej części.

Tak, chipy komputerowe są cyfrowe i działają z zerami i jedynkami.Ale każdy nowoczesny system ma wiele funkcji analogowych do pracy.

Po pierwsze, masz zapasy.Musisz gdzieś wygenerować wszystkie napięcia zasilania potrzebne dla twojego chipa.Odbywa się to za pomocą obwodów analogowych (lub przynajmniej częściowo analogowych), które używają tych rezystorów do ustawiania wzmocnienia, sterowania sprzężeniem zwrotnym itp.

Po drugie, twój system może po prostu mieć wiele analogowych funkcji do łączenia się ze światem zewnętrznym.Mikroprocesor lub SoC może mieć wewnętrzne przetworniki ADC i przetworniki cyfrowo-analogowe, aby komunikować się z innymi systemami, czy to audio, danymi, czy innymi analogowymi sygnałami sterującymi.Wszystko to może wymagać rezystorów i innych komponentów analogowych do działania.

Mają znacznie więcej tranzystorów niż rezystorów i kondensatorów, po prostu tranzystory są w większości zintegrowane jako część układów scalonych (a gdy nie są zintegrowane, istnieje niewielka wizualna różnica między dyskretnym tranzystorem a układem scalonym o małej liczbie pinów ), więc tak naprawdę ich nie widzisz.

Z drugiej strony rezystory i kondensatory trudno jest skutecznie zintegrować w układach scalonych, więc jest bardziej prawdopodobne, że będą to elementy dyskretne.

Kondensatory są najczęściej używane do utrzymania stabilnego zasilania. Za każdym razem, gdy bramka logiczna się przełącza, pobiera skok prądu, głównie z powodu ładowania i rozładowywania pojemności rozproszonej w okablowaniu, a czasami także z powodu częściowego włączania się górnego i dolnego tranzystora w tym samym czasie. Każde zbocze zegara powoduje przełączanie dużej ilości logiki w zasadzie w tym samym czasie, więc napięcie zasilania chipa jako całości również pokazuje skoki.

Tak więc „kondensatory odsprzęgające” są używane do dostarczania tych skoków prądu i utrzymywania stabilnego napięcia zasilania. Ze względu na rozproszoną indukcyjność ścieżek PCB kondensatory muszą znajdować się blisko układów scalonych, dla których chronią zasilacz, stąd ich duża liczba.

Większe, ale wolniejsze (wyższe ESR i / lub ESL) kondensatory są często postrzegane jako część obwodów mocy, gdzie służą do wyrównania zmian prądu wynikających z działania przełączającego przetworników buck, które zmniejszają napięcie 12 V z mocy zasilanie do napięcia lub takiego używanego przez logikę rdzenia.

Rezystory są znacznie mniej powszechne niż kondensatory, ale mają kilka ważnych zastosowań. Jednym z nich jest zakańczanie szybkich linii sygnałowych, aby zapobiec zakłóceniom odbicia sygnału. Innym jest zapewnienie „podciągania” lub „podciągania”, dzięki czemu sygnał przechodzi do znanego stanu, gdy nie jest aktywnie napędzany. Istnieje również pewna liczba obwodów „analogowych” (takich jak zasilacze), które prawdopodobnie będą wymagały rezystorów.

Czasami widzimy też „łącza zerowe”, które czasami klasyfikuje się jako rezystory.Są one używane, gdy projektant chce pozwolić na wiele opcji budowania płytki z nieco różnymi połączeniami.

Inne odpowiedzi wyjaśniły, dlaczego rezystory i kondensatory są w ogóle potrzebne, ale jeszcze nie wyjaśniły, dlaczego znajdują się one na dyskretnych elementach na płytce drukowanej, poza układami scalonymi.

Z pewnością możliwe jest wytwarzanie rezystorów i kondensatorów jako części układów scalonych.Rzeczywiście, pierwszy dostępny na rynku układ scalony był bramką NOR z tranzystorem i rezystorem.Wiele dzisiejszych układów scalonych nadal ma rezystory lub kondensatory wytwarzane w układzie.

Jednak rezystory i kondensatory zajmują dużo miejsca na chipie.Rezystory IC muszą być długie.Pojemność jest proporcjonalna do powierzchni.Oba komponenty zajmują cenny obszar chipa, który można zamiast tego wykorzystać na dużą liczbę tranzystorów.Dlatego bardziej ekonomiczne jest umieszczenie tych urządzeń poza układem scalonym, jako elementów dyskretnych.

Jeśli spojrzę na nowoczesną płytę główną do komputera PC, rzeczywiście widzę dużo kondensatorów, ale bardzo mało (lub wcale) rezystorów.

Kondensatory są częścią obwodów zasilacza, które znajdują się nie tylko w metalowej obudowie, ale także na przykład wokół głównego procesora.Ten zasilacz jest zdecydowanie układem analogowym, a nie cyfrowym (chociaż ten przełącza).Kondensatory są potrzebne do wygładzania, ponieważ

• moc jest dostarczana przez obwód zasilania w trybie impulsowym
• Zużycie energii przez procesor może się zmieniać bardzo szybko.