Esquema real vs. esquema ideal, componentes reales (R, L, C) vs. componentes ideales [cerrado]

3

Me he dado cuenta de que a lo largo de lo que se me ha enseñado acerca de los componentes electrónicos y los esquemas de circuitos, hay un lado oculto del que rara vez se habla y no se discute en detalle.

Esta es la diferencia entre el esquema ideal que muestra el flujo de corriente previsto con componentes ideales que siguen reglas como \ $ V = I \ cdot R \ $, \ $ I = C \ frac {dv} {dt} \ $ , \ $ V = L \ frac {di} {dt} \ $, un circuito donde los cables de conexión no tienen resistencia.

El mundo real es completamente diferente y los aspectos ocultos se manifiestan a altas frecuencias cuando el circuito ya no está "concentrado" cuando nos damos cuenta de que las resistencias tienen respuestas de frecuencia, los capacitores tienen inductancias y los inductores tienen resistencias, las pistas de PCB tienen inductancias y también capacitancias. ¡WOW!

Lo que deseo hacer es tener un libro / sitio web / nota de aplicación que cubra estas propiedades reales y los efectos "parásitos" en detalle y explique sus orígenes. Para ser más específicos: ¿Dónde puedo aprender sobre los R "reales", L, C y en una nota aparte los esquemas "reales" que muestran qué hay exactamente en la pizarra con todos los detalles parasitarios y otros generalmente ignorados? ¿Hay algún libro o nota de aplicación que pueda enseñarme a pensar en términos de componentes del mundo real y problemas de diseño de PCB y explicar los orígenes de esta "realidad"?

    
pregunta quantum231

2 respuestas

2

Esto puede sonar obvio, pero creo que en realidad es una respuesta a tu pregunta:

  • Los mejores libros para aprender sobre los efectos del diseño de alta frecuencia son los libros sobre diseño de alta frecuencia.
  • Los mejores libros para aprender sobre los efectos de la transmisión de alta potencia son los libros sobre transmisión de alta potencia.
  • Los mejores libros para aprender sobre los efectos del circuito integrado de submicras son libros sobre diseño de circuitos integrados de submicras.

La mayoría de los efectos de los que habla son los que se ven en frecuencias más altas: radio y digital rápido. Por lo tanto, recomendaría libros sobre la implementación de circuitos HF como un buen comienzo.

    
respondido por el Jon Watte
12

Esto puede parecer una respuesta evasiva, pero no hay "realidad". Todo lo que usamos es una abstracción, que es una aproximación de la abstracción inferior que está debajo de ella.

Esto va hasta las ecuaciones de Schrödinger que describen el mundo perfectamente como sabemos hoy (lo que probablemente significa que hay capas más bajas que aún no conocemos), pero que no podemos Solucione para cualquier situación que no sea la más sencilla.

El truco es conocer la abstracción que estás utilizando, saber cuándo se desintegra y evitar tales situaciones.

Por ejemplo, es mucho más fácil trabajar con puertas lógicas ideales (sin demora, sin energía utilizada, formas de onda ideales, etc.) y para asegurarse de que

  • se utilizan muy por debajo de su velocidad máxima
  • están adecuadamente alimentados y desacoplados
  • están conectados por cables que son cortos en comparación con las formas de onda y los tiempos de conmutación

Para los casos mucho más raros, o las partes mucho más pequeñas de su diseño, donde no se cumplen estas condiciones, debe mirar mucho más cuidadosamente y ver las compuertas lógicas y sus cables de interconexión como fuentes con cierta impedancia, líneas de transmisión, y es posible que necesite lados del receptor que tengan una impedancia conocida (mucho más baja de lo que preferiría en la situación "ideal"). Yuk.

La mayoría de los diseñadores pueden lidiar con uno o unos pocos niveles de abstracción. Puedo lidiar con todo tipo de capas en software. En hardware, puedo lidiar con la lógica, los retrasos de compuerta y puedo aplicar suficientes reglas de oro para evitar meterme en todo tipo de problemas a este nivel. Un nivel por debajo puedo hacer buenas conjeturas, pero debo dejar el trabajo real a los expertos en ese nivel (quien probablemente no debería jugar demasiado con las capas de software superiores con las que estoy más familiarizado).

Si quiero probar el verdadero nivel profundo, siempre puedo preguntar a mi esposa sobre las interacciones de los bosones como se describe en las integrales de trayectoria. Probablemente una descripción mucho más precisa del mundo físico, pero no muy aplicable a la electrónica diaria.

La biblia no electrónica de electrónica (Horowitz & Hill) hace un trabajo adecuado de explicar algunas capas de abstracción que son útiles en el diseño de electrónica, incluidas las limitaciones de estas abstracciones.

(gracias Phil - ¡Me encanta xkcd!)

    
respondido por el Wouter van Ooijen

Lea otras preguntas en las etiquetas