Elektroniikkakomponenttien kehittäminen

Vuonna 1898 julkaistiin kuvitetussa viikkolehdessä The Journal of Newest Discoveries and Inventions, artikkeli, jonka otsikko oli kotona toimivat langattomat johdotuskokeet. Lähetin tehtiin Rumkorf-kelalla, ja vastaanotin oli itse asiassa hyvin samanlainen kuin A.S. Popova. Kuvaillun vastaanottimen ja lähettimen avulla oli mahdollista lähettää signaali jopa 25 metrin etäisyydelle, mikä oli tuolloin valtava saavutus.

Jo vuonna 1924 julkaistiin radioamatöörilehden ensimmäinen numero. Vuoden 1930 puolivälissä aikakauslehti sai uuden nimen "Radio Front", ja tällä nimellä se julkaistiin heinäkuuhun 1941 saakka. Toisen maailmansodan vuosina lehteä ei tietysti julkaistu. Lehden ensimmäinen sodanjälkeinen numero julkaistiin tammikuussa 1946. Alkaen tammikuun numerosta lehden nimeksi tuli Radio. Sen kansi on esitetty kuvassa.

Kaikkein silmiinpistävintä tässä asiassa on, että ilmaisinvastaanottimien piirien jälkeen vastuksille annetaan värimerkinnät, kuten nykyään! Totta, se sanoo myös, että tämä on uusi amerikkalainen merkintä. Venäjällä ”raidalliset” vastukset ilmestyivät vasta 2000-luvun lopulla, ja tuolloin myös tuotujen radiokanavien ja televisioiden sisällä. Mutta "meidän" onnistui värikoodatut puolijohteet: yrittäessään puolustusteollisuuden tarpeisiin he luokittelivat kaiken siinä määrin, että tuli yksinkertaisesti mahdotonta ymmärtää, millainen transistori tai diodi se oli. Tätä värimerkintää alettiin julkaista kokonaan vasta tällä hetkellä, vain kotitransistoreita on käytännöllisesti katsoen lakattu käyttämästä.

Kuva 1. Radiolehden ensimmäisen numeron kansi

Aluksi aikakauslehti kuvasi putkivastaanottimien, lähettimien ja audiovahvistimet. Ensimmäisistä numeroista lähtien Radio-aikakauslehti julkaisi viitetiedot elektronisista putkista ja muista radiokomponenteista. Päätettiin myös kysymyksistä siitä, mistä aloittaa amatööriradiokokeet: tutkimalla teoriaa tai noutaa heti juotosrauta?

Amatööriradioelementti

Mielenkiintoinen historiallinen tosiasia: kun se ei ollut vielä sähköinen juotin, sitten tavanomainen viiden kopin kolikko tuli pelastamaan. Hän teroitettiin tietyllä tavalla ja niitittiin rautalankoon puisella kahvalla. Kuumennettuna alkoholilampun liekissä, kolikko selviytyi täysin juotosraudan toiminnasta. Nyt tietysti sellainen neuvo vaikuttaa yksinkertaisesti naurettavalta, mutta se oli!

Nykyaikaisella elementtipohjalla, jota päivitetään jatkuvasti uusilla mikropiireillä ja transistoreilla, sellaisella "juotosraudalla" ei yksinkertaisesti ole mitään tekemistä, koska joissakin tapauksissa on tarpeen käyttää mikroskooppia elektronisten laitteiden korjaamiseen. Elementtipohja ei siis määrittele elektronisten laitteiden suunnittelun lisäksi myös mitä työkaluja nämä laitteet kootaan tai korjataan.

Elementtipohjan kehitys voidaan jäljittää yksinkertaisesti ja selvästi eri sukupolvien tietokoneille nykyaikaisen tietokoneterminologian mukaan. Jo lähes neljäkymmentä vuotta kasvavat henkilökohtaisten tietokoneiden markkinat veturina ovat vetäneet piiteknologiaa itsensä taakse, mikä aiheuttaa yhä useamman elektronisen komponentin ilmestymisen.

Sähkömekaaniset tietokoneet

Jo ennen tietokoneiden luomista käytettiin sähkömekaanisia laskentalaitteita - tabulators. Ensimmäisen taulukon keksi vuonna 1890 Hermann Hopperit Yhdysvalloissa laskeakseen väestölaskennan tulokset. Tiedot syötettiin rei'ityskorteilla ja käsittelytulokset annettiin paperitulosteina.

Tabulaattorit olivat konelaskenta-asemien - MSS - päälaitteita. Neuvostoliitossa MSS selvisi 1900-luvun seitsemännenkymmeneen ainakin osana suuria valtion yrityksiä. MCC: n päätavoite oli palkanlaskenta.Sieltä ilmestyi siirtoarkki, jota kutsutaan edelleen ”juuriksi”.

”Moderni” -välilehden ulkonäkö on esitetty kuvassa (ruutu oikealta on työohjelma, joka on kirjoitettu laastaripaneelin johtimilla). Tällaisen tietotekniikan paino oli 600 kg.

Kuva 2. Välilehti

Ohjelma näkyy seuraavassa kuvassa. Värilliset johdot kytkeivät pistorasiat, jotka textolite-paneelin toisella puolella päättyivät koskettimiin, jotka yhdistettiin tabulaattoriin.

Kuva 3. Patch-välilehti

Vuonna 1939 Yhdysvalloissa IBM kehitti armeijan määräyksellä tietokoneen Mark 1. Tietokoneen peruspohja oli sähkömekaaniset releet. Hän saattoi päätökseen kahden numeron lisäämisen 0,3 sekunnissa ja kertolaskun 3: n. Merkki 1 suunniteltiin laskemaan ballistiset taulukot. Tietokone Mark 1 sisälsi noin 750 tuhatta osaa, joiden kytkeminen vaati 800 km johtoja. Sen mitat: korkeus 2,5 m, pituus 17 m.

Sukupolvien tietokoneet ja elementtikanta

Ensimmäisen sukupolven tietokoneet rakennettiin elektronisiin putkiin. Joten Iso-Britanniassa vuonna 1943, Colossus-tietokone luotiin. Totta, se oli hyvin erikoistunut, sen tarkoituksena oli purkaa saksalaiset koodit luetelemalla erilaisia ​​vaihtoehtoja. Laite sisälsi 2000 lamppua, kun nopeus oli 500 merkkiä sekunnissa.

Ensimmäinen yleisputketietokone on ENIAC, joka on luotu vuonna 1946 Yhdysvalloissa armeijan määräyksestä. Tämän tietokoneen mitat ovat erittäin vaikuttavat: 25 m pitkä ja melkein 6 m korkea. Kone sisälsi 17 000 elektroniputkea ja suoritti noin 300 kertolaskua sekunnissa, mikä on paljon enemmän kuin Mark 1 -relekonetta. Virrankulutus oli noin 150 kW. ENIAC osoitti tietokonelaskelmien avulla teoreettisen mahdollisuuden luoda vetypommi.

Neuvostoliitossa vuosina 1948 ... 1952 kehitettiin myös putketietokoneita, kuten Yhdysvalloissa, pääasiassa armeijan käyttämiä. Yksi parhaimmista Neuvostoliitossa valmistetuista putketietokoneista olisi tunnustettava BESM-sarjan koneiksi (iso elektroninen laskukone). Yhteensä kuusi BESM-1 ... BESM-2 (putki) BESM-3 ... BESM-6 -mallia valmistettiin jo transistoreilla. Luomishetkellä jokainen tämän sarjan malli oli maailman paras universaalitietokoneiden luokassa.

Toisen sukupolven tietokoneet 1955 - 1970

Toisen sukupolven alkuainepohja oli transistorit ja puolijohdediodit. Verrattuna putketietokoneisiin, transistoritietokoneet olivat pienempiä, myös virrankulutus oli paljon pienempi. Toisen sukupolven tietokoneiden suorituskyky oli jopa puoli miljoonaa operaatiota sekunnissa, magneettisen tietovälineen ulkoisia tallennuslaitteita ilmestyi - magneettinauhat ja magneett rummut, algoritmiset kielet ja käyttöjärjestelmät luotiin.

Kolmas sukupolvi tietokoneita 1965 - 1980

Kolmannen sukupolven aikana elementtipohjana käytettiin pienen ja keskitason integroitumisen mikropiirejä - yhdessä kotelossa oli useita kymmeniä puolijohdeelementtejä. Ensinnäkin he olivat K155, K133 -sarjan mikropiirit. Tällaisten tietokoneiden nopeus oli miljoona operaatiota sekunnissa, yksivärisiä aakkosnumeerisia videoterminaaleja ilmestyi (toisen sukupolven koneissa käytettiin teletyyppejä ja erityisiä kirjoituskoneita).

Elementtipohjan jatkokehitys johti suurten (LSI) ja erittäin suurten (VLSI) integraatioiden mikropiirien luomiseen. Yhdessä tapauksessa tällaiset mikropiirit sisältävät useita satoja elementtejä. Näitä Neuvostoliiton mikropiirejä edustaa K580-sarja.

Neljännen sukupolven tietokone 1980 - läsnä

Tämä sukupolvi syntyi Intelin vuonna 1971 luomasta mikroprosessorista, joka oli yksinkertaisesti vallankumouksellinen. Intel 4004-siru, jonka kidekoko oli 3,2 * 4,2 mm, sisälsi 2300 transistoria ja kellotaajuus oli 108 KHz. Sen laskentateho vastasi ENIAC-tietokonetta. Tämän laitteen perusteella luotiin uudentyyppinen tietokonemikrotietokone.Apple julkaisi ensimmäiset henkilökohtaiset tietokoneet (PC) vuonna 1976, mutta vuonna 1980 IBM siirtyi johtoon luomalla oma IBM PC, jonka arkkitehtuurista on tullut ammattitietokoneiden kansainvälinen standardi. Intelin nykyiset toisen sukupolven Core i7 -suorittimet sisältävät yli miljardin transistorirakenteen.

Kuva 4. MjakroproUessor intel

mikro

Tarina radioelektroniikan elektronisten komponenttien kehityksestä olisi epätäydellinen tai puhumattakaan mikro niin suosittu nyt amatööriradiosuunnittelussa. Vanhan terminologian mukaan niitä kutsuttiin yhden sirun mikrotietokoneiksi.

Mikroprosessori, ohjelmamuisti ja RAM, tulo- / lähtöportit yhdistetään yhdessä moninapaisessa kotelossa. Aikavälien laskemiseksi mikro-ohjaimissa on ajastimet, monissa malleissa on analogiatulot, minkä avulla voit tehdä ilman ulkoisia ADC-laitteita. Säätimiä, joissa on PWM-moduuli (PWM), käytetään invertterihitsauslaitteiden piireissä ja asynkronisten sähkömoottoreiden säädettävissä käyttölaitteissa. On jopa ohjaimia, joissa on sisäänrakennettu radiokanava, joka mahdollistaa langattoman yhteyden.

Intel 8048: n MCS-48-perheen ensimmäinen mikrokontrolleri julkaistiin vuonna 1976. Siinä oli 27 I / O-linjaa, kahdeksan bittinen ajastin, datamuisti ja ohjelmamuisti ja tietysti mikroprosessori. Tällä hetkellä näistä mikro-ohjaimista on tullut historiaa.

Katso tämä aihe: Mikrokontrolleriohjelmointi aloittelijoille

8051 ohjaimet

Vuonna 1980 syntyi Intel 8051 -perhe (MCS-51). Tämän perheen arkkitehtuuri osoittautui niin menestyväksi, että tämän perheen mikro-ohjaimia käytetään edelleenkin. Tietysti, tänä aikana eri yritykset (noin tusina) ovat kehittäneet monia malleja tästä perheestä. Mielenkiintoinen tosiasia: mikroprosessorin ohjejärjestelmä ei ole koskaan muuttunut sen perustamisesta lähtien, mikä ei estänyt uusien mikrokontrollerimallien kehittämistä. Ajan myötä MCS-51 antaa tien uudemmille perheille.

Yksi näistä tuli Mikrosiru-PIC-mikro-ohjaimet. Niiden suosio aiheutui ensinnäkin alhaisesta hinnasta, nopeasta ja kätevästä satamasta. Siksi MK PICistä tuli paras, kun haluat luoda halvan ja melko yksinkertaisen ohjausjärjestelmän.

Mikrokontrollerien valtava suosio kinkkujen keskuudessa ei johdu pelkästään näiden mikroskooppien alhaisesta hinnasta, vaan myös siitä, että uuden laitteen luomiseksi riittää, että kirjoitat toisen ohjelman MK: lle. Tällöin, jopa muuttamatta mitään piirissä, voit esimerkiksi tehdä kellon tai monikanavaisen ajastimen taajuusmittarista.

Viidennen sukupolven tietokone

Itse asiassa taistelu sen perustamisesta yritysten välillä alkoi vuonna 1981. Viidennen sukupolven tietokoneiden on tarkoitus näyttää ihmisen aivoilta, joita ääni hallitsee. Tällaisen tekoälyn luominen edellyttää täysin erilaisten tekniikoiden, täysin erilaisten teknisten ratkaisujen kehittämistä ja täysin uuden alkuainepohjan luomista. Japani on tässä suhteessa tehnyt valtavia ponnistuksia, mutta tulosta ei ole vielä saavutettu. USA ei myöskään halua jäädä Japanista jälkeen - IBM tekee tutkimusta myös tällä alalla. Mutta erityisiä saavutuksia ei myöskään vielä näy.

Kuva 5. Nykyaikainen mikroprosessori

Kulutuselektroniikka

Kuten edellä mainittiin, nopeasti kasvavista, kehittyvistä PC-markkinoista on tullut veturi elektroniikan kehittämiselle. Tämän ansiosta nykyaikaiset kodinkoneet muistuttavat erikoistunutta tietokonetta. Televisioilla, kotiteattereilla, DVD-soittimilla on sellaiset toimintaparametrit, joita kaksikymmentä vuotta sitten oli yksinkertaisesti mahdoton kuvitella.

Jopa pesukoneet, jääkaapit, yksinkertaiset uuden vuoden seppele mikro-ohjaimien ohjaama. Kiinassa valmistetut modernit laulu- ja puhuvat lasten lelut, myös mikro-ohjaimella.Muuten, silmiinpistävä tosiasia: 2000-luvun 1960-luvulla kiinalaiset eivät pystyneet edes järjestämään ilmaisinvastaanottimien tuotantoa, ja nyt melkein kaikki elektroniikka on valmistettu Kiinassa.

Teollisuudessa myös kaikki nykyaikaiset, jopa kovin monimutkaiset prosessinohjauslaitteet on rakennettu mikrokontrollerien pohjalta, ja niillä on pääsääntöisesti liitäntä tietokoneeseen kytkemistä varten. Tällainen käyttöliittymä on esimerkiksi elektroniset sähkömittaritjonka avulla voit käyttää niitä automaattisissa mittausjärjestelmissä.

Nykyaikaisten elektronisten komponenttien luotettavuus on melko korkea. Siitä huolimatta, ei ole harvinaista, että mikään elektroniikkalaite on käyttökelvoton ja korjaava. kotitalouksien elektronisten laitteiden rikkoutuminen viallista laitetta ei aina ole mahdollista viedä erikoistuneeseen työpajaan, se ei vain ole kaikkialla, missä he ovat. Sitten radioamatöörit tulevat pelastamaan korjaamaan laitteita kotitekoissaan.

Sellaisten kotimestarien pätevyys on pääsääntöisesti erittäin korkea, koska korjataan hyvin suurta määrää elektronisia laitteita: yksinkertaisista ovikelloista satelliittitelevisiojärjestelmiin. Tällaisten työpajojen järjestämisestä kotona puhutaan seuraavassa artikkelissa.

Boris Aladyshkin 

Katso myös verkkosivuiltamme:

Mikrokontrollerien luomisen ja kehittämisen historia, niiden päätyypit, ominaisuudet ja erot

Radioamatööripaja - työkalut, materiaalit ja mittauslaitteet työhön