Resistori e condensatori hanno migliaia di utilizzi.

Un paio di usi primari per resistori che potresti vedere collegati direttamente ai pin IC

• Pull up / pull down (100% una funzione logica;)

• Terminazione per evitare squilli o riflessi del segnale su segnali digitali ad alta velocità. (I computer non funzionerebbero se ciò non fosse fatto)

I condensatori vengono utilizzati dal bucketload per "bypassare" l'alimentazione. Quando il tuo IC cambia lo stato logico (orologi), tonnellate di transistor all'interno cambiano allo stesso tempo. Il risultato è un po 'di "gulp" di elettricità richiesta. Poiché l'IC è a una certa distanza dall'alimentatore principale, non può fornire elettricità abbastanza velocemente, è necessaria un'alimentazione secondaria molto vicina all'IC per evitare che l'IC muoia di fame. I tappi accanto agli IC svolgono questa funzione. È molto simile a una torre dell'acqua. La torre dell'acqua mantiene una pressione costante su tutti gli utenti collegati, indipendentemente dalla richiesta istantanea. Se non ci fosse una torre dell'acqua, con l'aumentare della domanda, e dovessi pompare l'acqua per miglia & miglia da qualche remoto serbatoio, la resistenza delle tubazioni farebbe abbassare la pressione nel momento in cui arrivasse a casa tua.

Ci sono ovviamente WAY WAY questioni più complicate di quanto sopra, ma ho cercato di mantenerlo in termini semplici.

I condensatori forniscono bypass dell'alimentazione per la logica di commutazione. I condensatori più piccoli hanno caratteristiche di alta frequenza migliori per questo compito, quindi vengono utilizzati in abbondanza per le schede dei computer; valori maggiori forniscono un filtro di massa per mantenere stabile l'alimentazione.

I chip grandi e assetati di energia verranno bombardati a tappeto con una gamma di valori del condensatore per ottenere la risposta in frequenza nel dominio della potenza necessaria per abbattere il rumore di commutazione del chip.

I resistori vengono visualizzati sulle schede dei computer come terminazioni o per portare i segnali su / giù a stati noti. Non sono così numerosi come i condensatori. I blocchi a segnale misto, se presenti, utilizzano resistori per l'impostazione del guadagno o altri condizionamenti del segnale.

E non dimentichiamo gli induttori. Questi si occupano di alimentazione, a volte per il filtraggio, ma più spesso per la conversione CC-CC, come dispositivi di trasferimento di energia per ridurre l'alimentazione a ciò di cui hanno bisogno i chip. I grandi chip useranno convertitori multifase, un induttore per fase, per tensioni di base che possono raggiungere centinaia di ampere.

Fondamentalmente, i condensatori e le resistenze sono lì perché "fanno cose". L'elenco è infinito.

I dispositivi informatici non calcolano solo da soli. Ad esempio, anche loro hanno bisogno di potenza e segnale di clock per sincronizzare i loro elementi di calcolo e bus di comunicazione che possono essere pensati come linee di trasmissione.

Con ogni ciclo di clock ci possono essere milioni di porte logiche che cambiano i loro stati e ogni porta prende una piccola sorsata di corrente quando si attiva. Una CPU moderna può assorbire 100 W di potenza, il che significa che con un'alimentazione di base da 1 volt, ci vogliono in media 100 ampere di corrente. La quantità di capacità e il numero di piccoli condensatori per essere in grado di fornire alla CPU un'impedenza sufficientemente bassa da mantenere stabile la tensione è significativa. Esistono molte altre funzioni per i condensatori oltre a stabilizzare gli alimentatori, come segnali bus di accoppiamento CA, terminazione CA, temporizzazione, compensazione, filtro.

E le resistenze vengono utilizzate per terminare linee di trasmissione con impedenza adeguata, per agire come pull-up o pull-down per segnali, per limitazione di corrente anche per un LED, per dividere la tensione per impostare l'uscita del regolatore, come shunt per misurare la corrente .

Penso che una parte importante sia mancata in altre risposte qui sul motivo per cui hai queste resistenze su qualcosa di simile a una scheda madre.

Sì, i chip del computer sono digitali e funzionano con 0 e 1.Ma qualsiasi sistema moderno ha molte funzionalità analogiche su cui lavorare.

Per prima cosa, hai le scorte.Devi generare da qualche parte tutte le tensioni di alimentazione necessarie per il tuo chip.Questo viene fatto con circuiti analogici (o almeno parzialmente analogici) che utilizzano quei resistori per impostare il guadagno, controllare il feedback, ecc.

Secondo, il tuo sistema potrebbe semplicemente avere molte funzionalità analogiche per interfacciarsi con il mondo esterno.Un microprocessore o SoC potrebbe avere ADC e DAC interni per comunicare con altri sistemi, siano essi audio, dati o altri segnali di controllo analogici.Tutti questi potrebbero richiedere resistenze e altri componenti analogici per funzionare.

Hanno molti più transistor di quanto ne abbiano resistori e condensatori, è solo che i transistor sono per lo più integrati come parte di circuiti integrati (e quando non sono integrati c'è poca differenza visiva tra un transistor discreto e un circuito integrato a basso numero di pin ), quindi non li vedi davvero.

Resistori e condensatori d'altra parte sono difficili da integrare in modo efficace sui circuiti integrati, quindi è più probabile che siano componenti discreti.

I condensatori vengono utilizzati principalmente per mantenere stabile l'alimentazione. Ogni volta che una porta logica commuta, assorbe un picco di corrente, principalmente a causa della carica e della scarica della capacità parassita nel cablaggio e talvolta anche perché entrambi i transistor superiore e inferiore si accendono parzialmente allo stesso tempo. Ogni fronte di clock fa sì che una grande quantità di logica commuti praticamente nello stesso momento, quindi anche l'alimentazione del chip nel suo insieme mostra i picchi.

Quindi "condensatori di disaccoppiamento" vengono utilizzati per fornire questi picchi di corrente e mantenere stabile la tensione di alimentazione. A causa dell'induttanza parassita delle tracce PCB, i condensatori devono essere vicini ai circuiti integrati per i quali proteggono l'alimentatore, quindi il gran numero di essi.

I condensatori più grandi ma più lenti (ESR e / o ESL più alti) sono spesso visti come parte del circuito di alimentazione in cui servono per appianare le variazioni di corrente dall'azione di commutazione dei convertitori buck che abbassano i 12V dall'alimentazione fornire al volt o giù di lì utilizzato dalla logica di base.

I resistori sono molto meno comuni dei condensatori, ma hanno alcuni usi importanti, uno sta terminando le linee di segnale ad alta velocità per evitare che le riflessioni interferiscano con il segnale. Un altro è fornire "pull up" o "pull down" in modo che un segnale passi a uno stato noto quando non è pilotato attivamente. C'è anche una certa quantità di circuiti "analogici" (come gli alimentatori) che probabilmente avranno bisogno di resistori.

A volte si vedono anche "collegamenti a zero ohm" che a volte sono classificati come resistori.Questi vengono utilizzati quando un progettista desidera consentire più opzioni per costruire la scheda con connessioni leggermente diverse.

Altre risposte hanno spiegato perché sono necessari resistori e condensatori, ma non hanno ancora spiegato perché si trovano su componenti discreti sul circuito stampato, esterni ai circuiti integrati.

È certamente possibile fabbricare resistori e condensatori come parte dei circuiti integrati.Infatti, il primo IC disponibile in commercio era un gate NOR a transistor resistore.Molti circuiti integrati oggi hanno ancora alcune resistenze o condensatori fabbricati su chip.

Tuttavia, resistori e condensatori occupano molto spazio sul chip.Le resistenze IC devono essere lunghe.La capacità è proporzionale all'area.Entrambi i componenti occupano un'area preziosa del chip che potrebbe essere utilizzata per un gran numero di transistor.È quindi più economico posizionare questi dispositivi esterni all'IC, come componenti discreti.

Se guardo una scheda madre moderna per PC vedo davvero molti condensatori, ma resistori molto piccoli (o addirittura nessuno).

I condensatori fanno parte dei circuiti di alimentazione, che non sono solo nella scatola di metallo, ma anche intorno, ad esempio, alla CPU principale.Quell'alimentatore è sicuramente un circuito analogico, non digitale (anche se questo è in commutazione).I condensatori sono necessari per il livellamento, perché

• l'alimentazione è fornita dal circuito di alimentazione a raffica
• Il consumo di energia della CPU può cambiare molto rapidamente.