Тема : Введення в Схемотехніку

Схемотехніка

Схемотехніка — науково-технічний напрям, що охоплює проблеми проектування і дослідження схем електронних пристроїв радіотехніки і зв'язку, обчислювальної техніки, автоматики і інших областей техніки. Основне завдання схемотехніки — синтез (визначення структури) електронних схем, що забезпечують виконання певних функцій, і розрахунок параметрів елементів, які входять до них. Термін «схемотехніка» з'явився в 60-х рр.. 20 ст. у зв'язку з розробкою уніфікованих схем, придатних одночасно для багатьох застосувань.

Предметом схемотехніки є розробка проектних рішень, які відносно простими засобами та з врахуванням наявних недоліків радіоелементів дозволяють досягти необхідних технічних параметрів електронних схем.

На основі електронної схеми створюють відповідний пристрій (входить до складу деякої технічної системи). До пристрою надається вимога надійної роботи протягом заданого часу в реальних умовах виробничого розкиду параметрів елементів і їх старіння, впливу зовнішнього середовища і збурюючих впливів. Тому при розробці схем поряд з розрахунком номінальних значень параметрів елементів необхідно розраховувати експлуатаційні допуски на них, передбачати в схемі засоби, що підвищують надійність пристрою (забезпечують стійку роботу схеми при зовнішніх впливах), а також дозволяють контролювати його справність.

Елементною базою для створення електронних пристроїв служать дискретні електро- і радіоелементи (резистори, конденсатори, діоди, транзистори і т. д.) і інтегральні мікросхеми (ІС). Якщо електронна схема реалізується у вигляді ІС або декількох ІС, то говорять про «мікросхемотехніку», під якою розуміють область мікроелектроніки, пов'язану з проектуванням ІС. Крім синтезу і розрахунку електронних схем, мікросхемотехніка вирішує задачу розробки на основі електронних схем структури (топології) ІС. 

Основні етапи розробки:розрахунок геометричних розмірів елементів ІС;раціональне розміщення елементів на поверхні або в об'ємі підкладки ІС;знаходження оптимальних з'єднань елементів (можливі критерії оптимальності — забезпечення мінімальних довжин провідників, або числа їх перетинів, або взаємного впливу тощо).

Оскільки створення нової ІС — комплексна проблема, то її вирішують спільно фахівці з мікросхемотехніки, фізики, технологи, конструктори, використовуючи комплексні дослідно-теоретичні методи, в тому числі моделювання на ЕОМ як самої схеми, так і умов її роботи.

Теоретичною базою схемотехніки (у тому числі мікросхемотехніки) служать теорія лінійних і нелінійних електричних кіл, електродинаміка, математичне програмування, теорія автоматів і ін. При створенні електронних схем перспективне використання методів проектування з застосуванням ЕОМ (див. в ст. Проектування). По мірі розвитку мікроелектроніки, розробки великих ІС (ВІС) — функціональних пристроїв, що являють собою цілі системи, С. по ряду аспектів зливається з системотехнікою.