Bugün elektrikli bileşenler üzerinde ne gibi gelişmeler olduğunu merak ediyordum.
Üreticiler sattıkları elektrikli bileşenleri mümkün olan en ideal modele yakın hale getirmeye çalışıyor mu? Örneğin, sabit dirençlerinin Ohm'un en geniş voltaj değerleri ve frekans aralığı için yasalarına göre davranmaları hedef midir? Yoksa bazı kullanım durumlarında ideal modelden farklı olan doğrusal olmayan davranışın faydaları var mı?
Yanıtlar:
Genellikle, ancak her zamankinden uzak, ideal bir bileşenin davranışını, en azından bir dizi frekans, voltaj, sıcaklık, ne olursa olsun çoğaltmaktır.
Bununla birlikte, bazen, üreticiler kasıtlı olarak idealden uzaklaşırlar çünkü bir bileşenin tipik uygulaması için belirli bir derecede "ideal olmayan" davranış istenir. Baypas / ayırma kapasitörlerini düşünün. Elektronikte uzun süre çalıştıysanız, devrenizin gücü ile toprak arasındaki kapasitans ihtiyacını biliyorsunuzdur.
Örneğin, üreticinin bakış açısından TDK, güç kaynağı baypaslama / ayırma için tasarlanmış bir dizi kontrollü ESR seramik kapasitörlere sahiptir . İdeal bir kapasitör sıfır eşdeğer seri dirence sahip olsa da, bu kapasitörlerin ESR'si kasıtlı olarak ılımlıdır. Gerçekten de daha fazla para harcadılarESR'yi yükseltmek için her bileşen üzerinde ve dolayısıyla kapak, söz konusu idealden diğer MLCC kapaklarından daha da uzaktır. Bir güç dağıtım sisteminin performansını tasarladıysanız veya belirlediyseniz, çok yüksek ESR'nin baypas kapaklarınızın etkili olmadığı anlamına geldiğini, ancak çok düşük bir ESR'nin güç sisteminizde rezonans oluşturabileceğini ve voltaj dalgalanmasını artırabileceğini bilirsiniz. MLCC'lerin genellikle sorunlu ESR değeri düşük olduğundan TDK bu sorunu çözen bileşenler yapmaya çalışmaktadır.
Baypas kapakları uygulayan bir mühendisin bakış açısından, yüksek Q C0G tiplerinden daha kayıplı olanları (örneğin X5R, X7R dielektrikler) seçmek daha iyidir: güç sisteminizde daha az dalgalanma olacaktır. Bir RF filtresi yapsaydınız, belki de yüksek Q kapaklar daha iyi bir ödünleşim olurdu.
Bazen bileşenler kasıtlı olarak ideal değildir, çünkü tipik uygulama devresi için en iyisi budur. En iyi, belirli bileşenler tarafından sergilenen ideal olmayan davranış türlerini anlamayı ve devreye "onu tasarlamayı" denedim.
Evet - ama bir bütçeye.
Örneğin, dirençler söz konusu olduğunda, gerçek ohm değerinin belirtilen değerden ne kadar farklı olabileceğini gösteren çeşitli toleranslar mevcuttur. % 5 tolerans standarttı, bugünlerde% 1 önemli ölçüde daha pahalı değil. % 0.001 tolerans direnci istiyorsanız daha fazla ödeme yapmanız gerekecektir. Benzer şeyler dirençlerin sıcaklık katsayısı için de geçerlidir.
Dirençlerin sıcaklık direnç katsayısı vardır. Tel sargılı dirençler endüktansa sahiptir. Bileşim dirençleri de endüktansa sahiptir, ancak daha çok herhangi bir tel parçası gibi endüktansa sahiptir.
Kondansatörler seri direnç, sızıntı ve sıcaklık hassasiyetine sahiptir.
İndüktörler seri dirence sahiptir ve önemli şönt kapasitansı ve mıknatıslanma doğrusal olmama özelliğine sahip olabilir.
Tüm pasif bileşenler bir değer toleransına sahiptir. Hepsi, daha iyi bir şey gerektiren uygulamalar için ideal olmayan davranışa çözümler sunmak için çeşitli sınıflarda ve tiplerde çeşitli fiyatlarla satılmaktadır.
Aktif bileşenler ve cihazlar, telafi etmek için kullanılan birçok ürün varyasyonu ve tasarım yöntemiyle benzer eksikliklere sahiptir.
Üreticiler sattıkları elektrikli bileşenleri mümkün olan en ideal modele yakın hale getirmeye çalışıyor mu?
Tabii ki değil. Bunu yapmak muazzam bir zaman, çaba ve para kaybı olacaktır. Sadece müşterilerinin ihtiyaç duyduğu işi yapacak kadar iyi parçalar yaparlar - artık sadece fiyatı yükseltir ve ürünlerini rakipsiz hale getirir.
Örneğin basit bir direnci ele alalım. İdeal özellikleri nelerdir? Sıfır tolerans, sıfır kapasitans ve endüktans, kararlı ve doğrusaldan sonsuz gerilime, sonsuz güç kaybı, sonsuz akım işleme vb. Bazı insanlar 500kV'de 1MW ile başa çıkabilen bir dirence ihtiyaç duyabilir , diğerleri 5V'de sadece 1 / 4W'a ihtiyaç duyabilir, ancak kimse ihtiyaç duyduklarından daha fazlasını ödemek istemez.
Her durumda devre, ideal olmayan özelliklere sahip pratik bileşenlerle çalışmak için tasarlanır (veya tasarlanmalıdır) - bazen çok fazla. Ve bazen devre aslında bundan yararlanmak için tasarlanmıştır. Bir transistör herhangi bir 'ideal' bileşen gibi çalışmaz - ama yine de faydalıdır. Transistörler genellikle geniş toleranslara sahiptir ve hepsi idealist bir ağlamayı sağlayacak istenmeyen özelliklere sahiptir. Tipik bir devre, tek amacı transistörün 'kusurlarını' telafi etmek olan düzinelerce başka parçaya sahip olabilir. Ancak bu, daha 'ideal' bir bileşen yapmaya çalışmaktan daha ucuzdur.
'İdeal' bileşenler istemenin temel nedeni devre tasarımını kolaylaştırmaktır. Ancak pratikte mükemmel olmaları gerekmiyor, sadece devrenin amaçlandığı gibi çalışmasına yetecek kadar iyi. Op amperlerin ayrık bileşenlerle daha iyi çalışabileceği , ancak tasarlanması daha zor olan devrelerde sıklıkla kullanılır . Birçok ürün daha eski 'endüstri standardı' parçaları kullanıyor çünkü tasarımcılar onları daha iyi biliyorlar ve üreticiler daha iyi özelliklere sahip daha modern parçaların yerini almasına rağmen milyonlarda onları çalkalamaya devam ediyorlar.
Birinin bir şeyin daha ideal bir versiyonunu istemesinin bir nedeni varsa ve mevcut bir tasarımı geliştirmek mümkündür. Yeni şey gerçekten pahalı olsa bile, yeterli talep olduğu sürece, elbette yapılacaktır.
Her ne kadar birçok yeni tasarım ve iyileştirme, mevcut ideallik seviyelerini korurken, işleri daha küçük, daha enerji verimli vb.
Ayrıca, birçok bileşenin birden çok özelliğe sahip olması ve uygulamanızda daha 'ideal' olduğunu düşündüğünüz sorun diğer uygulamalar için daha az olabilir.
Ardından, kullanım göz önünde bulundurularak tasarlanmayan, ancak bazı kullanımlar için iyi olduğu ortaya çıkan bileşenleriniz var. Ve elbette insanlar hayal ettikleri çılgın saçmalığı yapmak için şeylerdeki kusurları bir özellik olarak kullanıyorlar.
Böylece, bir şeyin ideal bir versiyonunun ne olduğu konusunda bulanıklaşmaya başlar. Ayrıca şeylerin tam kopyalarını üretemeyiz, her zaman bir miktar varyasyon vardır. Yani her zaman bir tolerans seviyesi olmalı.
Bence daha iyi durumda olan şeylerin en belirgin örnekleri güç dönüşümü ve elektrik motorlarıdır. Çıktı oranlarına girdilerinizin yıllar içinde ve aynı zamanda güç tüketiminde çok geliştiği yerlerde, aynı şeyi yapmak için gittikçe daha az güç gerektiren işleri almaya devam ediyoruz.
Tabii ki yapıyorlar .... Çoğu zaman. Saygın üreticiler her zaman ellerinden gelenin en iyisini sunmak isteyecektir. Ancak, bazı şeylere ulaşılamaz. Örneğin op-amp'leri ele alalım, örneğin sonsuz bir açık döngü kazancı elde etmenin hiçbir yolu yoktur. Sonsuz giriş empedansı veya sıfır çıkış empedansına sahip olmak da imkansızdır. Ancak üreticiler olabildiğince yakınlaşmaya çalışacaklar.
Sabit dirençler her zaman Ohm Yasasına göre davranacaktır. Tüm üreticiler bunu belirtilen dirence yakın yapabilir. Bu yüzden hoşgörüleri var.
İdeal bileşenleri veya aşırı hassas bileşenlerin paraya mal edilmeye çalışılması, bu nedenle her zaman bazı şeylerin fikir olmayacağı anlamına gelen bazı ödünleşmeler olacaktır.
Kısacası, saygın bir üretici, izin verilen bir bütçe dahilinde mümkün olan en iyi ürünü denemek ve vermek için ellerinden geleni yapacaktır. Özellikler ne kadar iyi olursa, ürün yapmak o kadar pahalı olur ve daha sonra satın almak o kadar pahalı olur.
"İdeal" opamp düşünün: muazzam kazanç bant genişliği, büyük çıkış sürücü akımı == büyük çıkış transistörleri, sıfır bekleme akımı, sıfır yerleşme süresi, tüm pozitif dB ve -dB kazançları için kararlı, sıfır maliyet == sıfır kalıp alanı.
Bu "idealitelerde" herhangi bir çatışmaya dikkat edin mi?
Böylece tek bir "ideal" opamp yoktur.