Электрическая схема (англ. circuit, electric circuit) — это совокупность электрических компонентов (components), соединённых проводниками (conductors) таким образом, чтобы обеспечить протекание электрического тока (electric current) по заданным путям для выполнения определённой функции: усиления сигнала, обработки данных, питания, генерации колебаний и т.д. Функционально и графически схема может быть представлена на разных уровнях: от принципиальной электрической схемы (schematic diagram), отображающей логические связи, до физической реализации в виде печатной платы (printed circuit board, PCB) с трассированными дорожками.
Основные элементы и законы
Любая электрическая схема содержит как минимум источник электрической энергии (power source), нагрузку (load) и соединительные провода. Её работа описывается фундаментальными законами: законом Ома (Ohm's law), устанавливающим связь между напряжением (voltage), током (current) и сопротивлением (resistance) на участке цепи, и законами Кирхгофа (Kirchhoff's circuit laws), которые определяют распределение токов в узлах и напряжений в контурах. В зависимости от характера тока и назначения различают схемы постоянного (DC) и переменного (AC) тока, аналоговые (analog) и цифровые (digital), силовые (power) и сигнальные (signal).
Проектирование и реализация в виде печатной платы
Процесс преобразования электрической схемы в готовое устройство начинается с создания её принципиальной схемы (schematic capture) в системах автоматизированного проектирования (ECAD). Затем выполняется трассировка (routing) печатной платы, в ходе которой логические связи (nets) превращаются в физические проводники (traces) на слоях диэлектрика. Критерии проектирования, такие как ширина проводников, способы размещения компонентов (component placement) и обеспечение целостности сигнала (signal integrity), регламентируются стандартами, включая IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design» и ГОСТ 2.701-2008 на выполнение схем.
Классификация и значение для производства
В контексте производства электроники схемы классифицируются по степени интеграции: дискретные (discrete), интегральные (integrated) и гибридные (hybrid). Понимание схемотехники лежит в основе анализа неисправностей (troubleshooting), разработки тестовых программ (test program development) и валидации собранных модулей. Функциональное тестирование (functional test) готового изделия является проверкой корректности реализации его электрической схемы.
Источники: IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design», ГОСТ 2.701-2008 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению», фундаментальные учебники по электротехнике и схемотехнике.