Domanda:
È possibile che un computer utilizzi l'alimentazione CA?
AnnanFay
2010-11-01 04:18:21 UTC
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Qualcuno potrebbe spiegare perché i computer sono costruiti per funzionare con alimentazione CC anziché CA.

È possibile realizzare un computer che funziona con CA, anche in teoria?

( Capisco che non sarebbe possibile utilizzare i diodi)

Anche se avessi una logica indipendente dalla polarità, i passaggi per lo zero imporrebbero o una drastica limitazione alla velocità del tuo clock, o almeno una fastidiosa interruzione periodica ad essa.Progettare un elemento di memoria che possa cambiare rapidamente ma tollerare una perdita di potenza relativamente più lunga dovrebbe essere un trucco divertente.O in qualche modo farai funzionare tutto in 3 fasi?
Sei risposte:
JustJeff
2010-11-01 05:26:37 UTC
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I computer rappresentano tutto con bit, e normalmente questo significa un intervallo di tensione per 0 e un altro intervallo di tensione per 1. Se davvero volessi usare AC per rappresentare direttamente in qualche modo i bit, non saresti in grado di fare affidamento sulla tensione nel solito modo, poiché per definizione la tensione CA è in continua evoluzione.

Tuttavia, potresti giocare con fase o frequenza. Considera l'idea di utilizzare la fase. È possibile definire una fase di "riferimento" con un oscillatore, quindi uno 0 potrebbe essere AC con la fase che corrisponde al riferimento e 1 sarebbe AC ​​fuori fase di 180 gradi. (o viceversa) Ma subito dovresti vedere il problema anche con questo: mentre puoi dire qual è lo stato di un bit DC praticamente istantaneamente, con questi bit AC ipotetici, dovresti aspettare una porzione significativa di un ciclo per dire che tipo di bit avevi. Quindi dovresti eseguire la tua fase di riferimento a una frequenza molto alta per ottenere prestazioni anche mediocri. Se provassi a utilizzare frequenze diverse per i bit, la situazione sarebbe altrettanto grave o peggiore.

Sarebbe interessante provare a implementare un paio di porte logiche in questo modo, ma solo come curiosità accademica.

Questo è il motivo per cui mi piace, puoi giocare con i livelli e i dispositivi che vuoi, ma AC significa che devi _ aspettare_ un po 'di tempo prima di sapere qualcosa sul tuo segnale. A rf, non aspetti molto. A AC Mains, aspetti per sempre.
Kortuk
2010-11-01 04:28:40 UTC
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I computer salvano lo stato salvando la tensione di un ingresso (spesso generato internamente) sull'ultimo fronte di salita. Con la tensione CC, in termini più semplici, salvano gnd come 0 logico (falso) e pwr come 1 logico (vero).

Se ignoriamo la complessità di far funzionare i transistor con una CA potenza di ingresso. ogni volta che hai salvato lo stato, dovresti sapere qual era il valore di pwr in quell'istanza. Diciamo che lo clock quando il pwr è -2V, il prossimo orologio potrebbe essere 4 V, ora hai bisogno di più di un semplice comparatore per determinare se il -2V era a terra con rumore, o logica vera in quel momento.

In secondo luogo, la fisica dei transistor non gradirebbe questo. Vedo la tua dichiarazione, non sarebbe possibile usare diodi, i transistor sono diodi, solo puntati l'uno contro l'altro con un'abilitazione per consentire una corrente di dispersione molto più alta.

Per favore fatemi sapere se c'è qualcosa Ho bisogno di aggiungere per dare più senso a questo.

Per favore ricorda, rettifichiamo AC a DC e quindi lo usiamo nei computer normalmente, questo è il nostro riferimento. tecnicamente scappano dall'AC in questo senso. So che questo non è quello che hai chiesto, motivo per cui è un commento.
Non solo è impossibile per i transistor funzionare con AC, ma molti possono essere danneggiati da esso.
Non è impossibile che i transistor funzionino con AC, solo questa specifica applicazione sarebbe un inferno e mezzo.
Non conosco nessun transistor che possa commutare AC. Forse un JFET perché a volte la sorgente e lo scarico possono essere invertiti.
Ho usato un'onda CA che ha un valore medio zero (nessun offset CC) ma non c'è motivo per non poter utilizzare un segnale di offset CC. Inoltre, ho visto raddrizzatori progettati con MOSFET, devi solo proteggerti da un problema con il diodo del corpo. I BJT sono normalmente drogati per causare una grande corrente inversa negativa, ma ciò non significa che fallirebbero.
le risposte di Kortuk e Thomas sono chiare e nitide ..
È possibile commutare AC con un JFET o un gate di trasmissione, che è composto da due MOSFET. http://neatcircuits.com/audiosw/index.html I gate di trasmissione vengono utilizzati nella "logica di recupero della carica su due livelli".
Tim Williscroft
2010-11-01 06:07:54 UTC
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Potresti usare AC con un certo numero di fasi discrete per rappresentare i numeri (dai un'occhiata alla modulazione CQAM sui modem analogici)

Questo ti permetterebbe di usare trasformatori per implementare porte logiche. (amplificatori magnetici!)

L'AC ad alta frequenza non sarebbe efficiente in CMOS, quindi non sarebbe scalabile a un numero impressionante di porte. (e cosa useresti per un cancello in un semiconduttore ??)

ma un principio simile può essere utilizzato con la luce. Puoi usare la luce laser e un insieme discreto di fasi per rappresentare i numeri. È una tecnica interessante.

Non così eccezionale con l'elettricità CA.

RMAAlmeida
2011-03-10 18:16:32 UTC
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Sì, ma non sarebbe il computer come sappiamo. Esistono già alcune implementazioni di questi che utilizzano i relè. È facile creare una logica digitale (AND, OR, NOT) utilizzando i relè in modo simile a noi usiamo i transistor. Utilizzando i relè non sei preoccupato per il flusso di corrente, ma solo per la sua presenza o assenza. I bit sono rappresentati per lo stato del relè: attivo o meno.

Il problema principale è che con i relè non c'è quasi spazio per la miniaturizzazione, il che significa che un semplice microprocessore a 4 bit occuperebbe quasi un'intera stanza.

Ecco alcuni computer alternativi accademici, ma completamente funzionali:

http://web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay/

Questo è un computer con relè CC a 3 bit, ma può essere facilmente modificato in relè CA

http://www.electronixandmore.com/project/relaycomputertwo/index.html

Un altro computer DC relay, con molti video

http://nablaman.com/relay/

"Il problema principale è che con i relè non c'è quasi spazio per la miniaturizzazione, il che significa che un semplice microprocessore a 4 bit occuperebbe quasi un'intera stanza".l'altro problema è che se i tuoi relè sono troppo veloci, cadranno allo zero crossing.Per una data frequenza di alimentazione CA questo limita piuttosto la velocità del computer.
endolith
2010-11-01 19:06:03 UTC
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La logica di recupero dell'energia reversibile utilizza l'alimentazione CA, ma a questo punto penso che sia per lo più teorico.

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http://chipdesignmag.com/lpd / blog / 2009/07/16 / stili-di-circuiti-esistenti-fanno luce-sul-design-a-basso-consumo /

Un punto che a volte ho pensato che il recupero di energia potrebbe essere interessante potrebbe essere nella guida del display LCD. Non sono sicuro di come sia meglio mantenere le forme d'onda dell'azionamento abbastanza simmetriche da evitare polarizzazioni CC indesiderate, ma in teoria penserei che un chip driver LCD scarichi la capacità del display in un induttore e quindi usi l'energia in quell'induttore per caricare il display nell'altra polarità.
supercat
2011-03-03 23:59:30 UTC
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Le moderne tecniche di costruzione dei semiconduttori richiedono generalmente che i transistor N siano fisicamente sopra un substrato che sia almeno negativo quanto loro (*), i transistor P siano sopra un "pozzetto" che è positivo quanto i transistor e che i pozzetti per i transistor P non essere più negativo del substrato su cui poggiano i transistor N. Questi requisiti richiedono effettivamente un potenziale di tensione CC tra i pozzetti del transistor P e il substrato. Sebbene sia possibile alimentare tutti i circuiti attivi con CA e utilizzare un'alimentazione a corrente minima per polarizzare il substrato e i pozzetti del transistor P, avere un circuito di questo tipo è in grado di mantenere lo stato durante la parte 'off' di un ciclo CA richiederebbe che avesse condensatori interni il cui comportamento fosse prevedibile. Dato che ci sono capacità parassite imprevedibili tra i transistor e il substrato / i pozzetti su cui si trovano, ottenere un comportamento affidabile sarebbe difficile.

Ci sono alcune tecniche interessanti per i contatori alimentati in CA e cose che utilizzano transistor discreti, ma tali approcci sarebbero incompatibili con le efficienze di progettazione dei chip che condividono sottostato e pozzi tra molti transistor.

(*) aggiunto per promemoria In realtà, si può farla franca con transistor che sono circa 0,7 volt oltre la tensione del substrato.

Hai dimenticato la tua nota a piè di pagina?
questo risale a quello che stavo cercando di spiegare nel modo più profano possibile, tecnicamente è possibile tirare fuori, ma in tutta la realtà la complessità è talmente più alta senza alcun compenso che nessuno lo farebbe.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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