Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Почему электрики не всегда дружат с электроникой. Часть 2. Как изучить электронику

Почему электрики не всегда дружат с электроникойПервая часть статьи: Почему электрики не всегда дружат с электроникой

Прежде всего, техника безопасности

Некоторые электронные устройства имеют питание гальванически не развязанное от осветительной сети. Поэтому совершенно не лишним будет соблюдение правил техники безопасности, но это уже тема для другой статьи, и таких статей написано уже много, желающие могут почитать самостоятельно. Более того, предполагается, что все читающие эту статью с правилами техники безопасности уже знакомы.

Элементная база

Элементная база это то, из чего состоят электронные схемы, проще говоря, это детали, которые запаяны на печатных платах. И всю элементную базу не описать даже в огромной толстой книге: например, интернет-магазин радиодеталей «Элитан» предлагает покупателям свыше миллиона наименований товаров более чем от тысячи производителей со всего мира. Этот магазин можно найти по ссылке http://www.elitan.ru/.

Практически вся современная электронная техника собрана на импортной, попросту говоря, буржуйской элементной базе. Но по этому поводу особенно огорчаться не следует, поскольку документацию практически на все микросхемы, диоды, транзисторы, тиристоры и прочие детали можно найти в DATA SHEET или по-русски технических описаниях. Хотя все эти «даташиты» на английском языке, разобраться в них достаточно легко.

Как правило DATA SHEET представляют собой файл *.PDF, в котором указывается цоколевка элемента, его эксплуатационные данные, иногда приводятся типовые схемы включения. Такие файлы содержат от одного до нескольких листов распечатанных на принтере. Некоторые DATA SHEET, например, на микроконтроллеры или микропроцессоры могут содержать не один десяток страниц, и очень похожи на книгу. Многие «даташиты» можно найти на сайте http://www.datasheetcatalog.com/. Зачастую в интернете труднее найти описание отечественных радиодеталей.

Те, кто занимается ремонтом электронной техники, знают, что не всегда удается найти схему ремонтируемого устройства. В этом случае очень помогает DATA SHEET на микросхему: можно найти все входы и выходы, стробирующие и управляющие сигналы, понять, что делает микросхема в устройстве.

Развитие электронной техники. Закон Мура

Электронная техника развивается очень быстро и динамично. Первые интегральные микросхемы появились в 1965 году, а вскоре после этого один из основателей фирмы Intel Гордон Мур открыл закон, получивший его имя. Закон Мура гласил, что каждые 18…24 месяца количество транзисторов в микросхемах примерно удваивается. Это наблюдение было выполнено на основе производства микросхем запоминающих устройств или попросту памяти. На основе этого Гордон Мур сделал вывод, что в скором будущем мощность вычислительных устройств будет возрастать экспоненциально. И этот закон действует до сих пор.

В 2006 году компания Intel выпустила процессор, содержащий 1 миллиард транзисторов, а недавно был создан процессор Tukwila, содержащий свыше двух миллиардов транзисторов. Это полностью подтверждает справедливость закона Мура. Электронная техника развивается намного быстрей и динамичней всех остальных областей науки и техники. Ученые подсчитали, что если бы с такой динамикой развивалось бы авиастроение, то современный самолет Boeing 767 смог бы облететь земной шар всего за 20 минут потратив не более 20 литров топлива, а стоил бы при этом не более 500 долларов.

Все упомянутые транзисторы выполнены по нанотехнологии, которая сейчас у всех на слуху. Но даже и в таком исполнении это все равно транзисторы. Далее будет немного рассказано о транзисторах.

Краткое описание транзисторов

Попробуем представить современный мир без транзисторов. Скорее всего вся жизнь остановится: замолчат телефоны, погаснут телевизоры, остановятся автомобили, в домах пропадет тепло, вода и электричество. Ведь работа всех упомянутых устройств управляется всевозможными электронными схемами, основу которых составляет транзистор. Что же это за такой волшебный прибор транзистор?

Биполярные транзисторы

Первый биполярный транзистор был изобретен в далеком 1947 году американскими учеными – физиками У. Шокли, Д. Бардином и У. Браттейном, которые в то время были сотрудниками лаборатории Bell Labs. Датой рождения транзистора следует считать 23 декабря 1947 года, когда была проведена официальная презентация нового прибора.

Как бывает со многими выдающимися изобретениями, транзистор был замечен не сразу: лишь через 9 лет после упомянутой даты его создатели были удостоены Нобелевской премии. Один из создателей транзистора Джон Бардин вскоре после этого еще раз был удостоен Нобелевской премии. На этот раз за создание теории сверхпроводимости.

Сначала новый электронный прибор не имел своего названия. По аналогии с электронной лампой – триодом его называли полупроводниковым триодом или кристаллическим триодом. Привычное всем название транзистор было придумано коллегой упомянутых выше ученых Джоном Пирсом. Слово было составлено из двух слов: transfer – передача и resistor – сопротивление. Ведь, в самом деле, управляющий сигнал, поданный на один из электродов, (базу) изменяет сопротивление между двумя другими электродами (коллектор, эмиттер) транзистора. Если эти электроды подключить в разрыв цепи питания, то появляется возможность управлять какой – либо нагрузкой. Это может быть громкоговоритель, обмотка реле, лампочка, следующий транзисторный каскад и многое другое.

Уже в 1956 году был создан первый портативный транзисторный радиоприемник, позволяющий слушать музыку не только дома, а где угодно. При использовании в приемниках радиоламп, такого даже нельзя было представить.

Изобретение новой технологии

Этот первый опыт по миниатюризации радиоаппаратуры подтолкнул к действию талантливые пытливые умы, и уже через два года после создания первого транзисторного приемника, американские же ученые Джек Килби и Роберт Нойс сделали новый огромный шаг в развитии полупроводниковой техники. Разработанная ими технология позволила объединить сразу несколько транзисторов в интегральную микросхему. Это изобретение познакомило Роберта Нойса с Гордоном Муром, а уже в 1968 году ими была создана корпорация Intel, что стало началом производства современных компьютеров.

Полевые транзисторы

Следует вспомнить такой факт, что задолго до изобретения биполярного транзистора, управляемого током, был получен патент на полевой транзистор. Принципами работы полевых транзисторов занимался еще в 1925 году австро – венгерский физик Юлий Эдгар Лилиенфельд, и уже в 1928 году получил патент Германии. А в 1934 году немецким физиком Оскаром Хейлом был запатентован первый полевой транзистор.

Физика полевых транзисторов несколько проще, нежели биполярных, поэтому разработаны они были намного раньше. В основе их работы лежит простой эффект электростатического поля, эти транзисторы также называют МОП – транзисторами. Несмотря на простое по сравнению с биполярным транзистором устройством, первые МОП – транзисторы появились лишь в 1960 году, хотя теперь именно эти транзисторы составляют основу всей компьютерной техники. Лишь только в девяностых годах прошлого века полевые транзисторы начали доминировать над биполярными.

Аналоговые и цифровые микросхемы

В процессе создания транзисторов выяснилось, что транзисторы могут работать в линейном и ключевом режимах. Линейный режим позволял производить усиление электрических сигналов. Но один транзистор не может дать достаточно большого усиления, поэтому были разработаны операционные усилители (ОУ). Такое название они получили оттого, что применялись в аналоговых ЭВМ, где выполняли математические операции.

Сейчас аналоговых ЭВМ уже нет, но ОУ остались, и с успехом применяются в различных электронных устройствах. Существуют типовые схемы включения ОУ, поэтому параметры каскадов выполненных на ОУ обладают высокой повторяемостью. Например, коэффициент усиления каскада определяется лишь внешними резисторами, и может быть задан очень точно.

Поэтому, если вы решили приступить к изучению основ электроники, то использование ОУ может значительно упростить эту задачу. По операционным усилителям достаточно много написано в книгах, а также в статьях в интернете, приведено много всяких конструкций.

Работа транзисторов в ключевом режиме используется в цифровых микросхемах, также их еще называют логическими, поскольку они выполняют логические операции, или операции булевой алгебры. Когда –то именно на этих микросхемах создавались ЭВМ. Такие машины были очень громоздкие, медлительные, потребление энергии просто безмерное. Эти ЭВМ ушли в прошлое, а на цифровых микросхемах радиолюбителями делаются всякие относительно несложные устройства. Именно эти микросхемы можно рекомендовать для самостоятельного изучения электроники, для проведения первых опытов.

Заключение

А теперь подведем итог, вспомним название статьи, «Почему электрики не всегда дружат с электроникой». Если не брать во внимание простую лень, то причиной неприязни к электронике может быть элементарная боязнь чего-то не понять или что-то испортить.

Эта статья как раз и написана для того, чтобы победить эту боязнь, обрести веру в свои силы, заставить попробовать себя в новом качестве. Электроника это вещь заразная, в хорошем смысле этого слова. Сначала освоим транзисторы, потом переходим к цифровой логике, а там уже и до микроконтроллеров недалеко. Так что, товарищи электрики, будьте смелей, не бойтесь электроники, подружитесь с нею!

Борис Аладышкин

 


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Другие статьи:

  • Виды транзисторов и их применение
  • История транзисторов
  • Как подобрать аналог транзистора
  • Устройство и работа биполярного транзистора
  • Работа транзистора в ключевом режиме
  • Почему электрики не всегда дружат с электроникой


  •  
    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK