Zašto električari nisu uvijek prijatelji s elektronikom. Dio 2. Kako proučavati elektroniku

Prvi dio članka:Zašto električari nisu uvijek prijatelji s elektronikom

Prije svega, sigurnosne mjere opreza

Neki elektronički uređaji galvanski su izolirani od mreže rasvjete. Dakle, poštivanje sigurnosnih pravila neće biti suvišno, ali ovo je tema za drugi članak, a već je napisano mnogo takvih članaka, oni koji to žele mogu pročitati sami. Štoviše, pretpostavlja se da su svi koji čitaju ovaj članak upoznati sa sigurnosnim pravilima.

Elementarna baza

Baza elemenata je ono što se sastoji od elektroničkih sklopova, drugim riječima, to su dijelovi koji su lemljeni na tiskanim pločama. Čitavu bazu elemenata ne možemo opisati čak ni u tako debeloj knjizi: na primjer, internetska trgovina radio komponenti "Elitan" kupcima nudi preko milijun artikala robe više od tisuću proizvođača iz cijelog svijeta.

Gotovo sva suvremena elektronička oprema sastavljena je na uvoznoj, vrlo jednostavno, građanskoj elementovskoj bazi. Ali s tim u vezi, ne treba posebno uznemiriti, jer se dokumentacija za gotovo sve mikro-sklopove, diode, tranzistore, tiristore i ostale pojedinosti može naći u LISTU PODATAKA ili u ruskim tehničkim opisima. Iako su sve te „tablice podataka“ na engleskom, razumjeti ih je prilično jednostavno.

Oni koji se bave popravkom elektroničke opreme znaju da nije uvijek moguće pronaći dijagram uređaja koji se popravlja. U ovom slučaju DATA LIST na mikro krugu pomaže puno: možete pronaći sve ulaze i izlaze, strobo upravljačke signale i razumjeti što mikrocirkula radi u uređaju.

Razvoj elektroničke tehnologije. Mooreov zakon

Elektronska se tehnologija razvija vrlo brzo i dinamično. Prvi integrirani sklopovi pojavili su se 1965. godine, a ubrzo nakon toga jedan od osnivača Intela, Gordon Moore, otvorio je zakon koji je dobio njegovo ime. Mooreov je zakon izjavio da se svakih 18 ... 24 mjeseca broj tranzistora u mikročipovima približno udvostručuje. Ovo je promatranje provedeno na temelju proizvodnje memorijskih čipova ili jednostavno memorije. Na temelju toga, Gordon Moore je zaključio da će se moć računalnih uređaja u skoroj budućnosti eksponencijalno povećavati. I ovaj zakon još uvijek vrijedi.

2006. godine Intel je objavio procesor koji sadrži milijardu tranzistora, a nedavno je stvorio Tukwila procesor koji sadrži više od dvije milijarde tranzistora. To u potpunosti potvrđuje valjanost Mooreovog zakona. Elektronska se tehnologija razvija mnogo brže i dinamičnije od svih ostalih područja znanosti i tehnologije. Znanstvenici procjenjuju da bi se zrakoplovna industrija razvila s takvom dinamikom, moderni Boeing 767 mogao bi letjeti oko svijeta za samo 20 minuta, trošeći ne više od 20 litara goriva, a istovremeno košta ne više od 500 dolara.

Svi navedeni tranzistori napravljeni su od nanotehnologije, što se danas široko čuje. Ali čak i u ovom dizajnu to je još uvijek tranzistor. Dalje će biti malo govora o tranzistorima.

Kratki opis tranzistora

Pokušajmo zamisliti moderan svijet bez tranzistora. Najvjerojatnije će sav život prestati: telefoni će se ugasiti, televizori će se ugasiti, automobili će se zaustaviti, u kućama će nestati vrućina, voda i struja. Uostalom, rad svih spomenutih uređaja kontroliraju sve vrste elektroničkih sklopova, čija je osnova tranzistor. Kakva je čarobna naprava ovaj tranzistor?

Bipolarni tranzistori

Prvi bipolarni tranzistor izumili su 1947. američki znanstvenici - fizičari W. Shockley, D. Bardin i U.Brattain, koji su u to vrijeme bili zaposlenici laboratorija Bell Labs. Datum rođenja tranzistora trebao bi se smatrati 23. prosinca 1947., kada je održana službena prezentacija novog uređaja.

Kao što se događa s mnogim izvanrednim izumima, tranzistor nije odmah primijećen: samo 9 godina nakon spomenutog datuma, njegovi su tvorci dobili Nobelovu nagradu. Jedan od osnivača tranzistora, John Bardin, nedugo zatim ponovno je nagrađen Nobelovom nagradom. Ovaj put za stvaranje teorije o supravodljivosti.

U početku novi elektronički uređaj nije imao svoje ime. Po analogiji s elektronskom svjetiljkom - triodom, nazivala se poluvodičkom triodom ili kristalnom triodom. Uobičajeno ime za tranzistor izmislio je kolega gore spomenutih znanstvenika, John Pierce. Riječ je bila sastavljena od dvije riječi: prijenos - prijenos i otpornik - otpor. Zapravo, kontrolni signal primijenjen na jednu od elektroda (baza) mijenja otpor između dvije druge elektrode (sakupljač, emiter) tranzistora. Ako su ove elektrode povezane u otvoreni krug napajanja, postaje moguće kontrolirati bilo koji teret. To može biti zvučnik, relejska zavojnica, žarulja, sljedeća faza tranzistora i još mnogo toga.

Već 1956. stvoren je prvi prijenosni radio tranzistor, koji vam omogućuje slušanje glazbe ne samo kod kuće, već i bilo gdje. Kad koristite radio cijevi u prijemnicima, to se nije moglo ni zamisliti.

Izum nove tehnologije

Ovo prvo iskustvo minijarizacije radio opreme potaklo je talentirane radoznale umove na djelovanje, a dvije godine nakon stvaranja prvog prijemnika tranzistora, američki znanstvenici Jack Kilby i Robert Neuss poduzeli su ogroman novi korak u razvoju tehnologije poluvodiča. Tehnologija koju su razvili omogućila je kombiniranje više tranzistora u integrirani krug odjednom. Ovaj je izum predstavio Roberta Noycea Gordonu Mooreu, a već 1968. stvorili su Intel Corporation, što je bio početak proizvodnje modernih računala.

Tranzistori polja

Treba imati na umu da je mnogo prije pronalaska bipolarnog bipolarnog tranzistora sa strujom kontroliran patent za poljski tranzistor. Načela djelovanja tranzistora s efektom na terenu rješavao je austrougarski fizičar Julius Edgar Lilienfeld 1925., a već 1928. dobio je njemački patent. A 1934. prvi tranzistor s efektom polja patentirao je njemački fizičar Oscar Hale.

Fizika terenskih tranzistora je nešto jednostavnija od bipolarnih, pa su razvijeni mnogo ranije. Njihov se rad temelji na jednostavnom učinku elektrostatičkog polja; ti se tranzistori nazivaju i MOS tranzistori. Unatoč jednostavnom uređaju u usporedbi s bipolarnim tranzistorima, prvi MOS tranzistori pojavili su se tek 1960. godine, iako su sada ovi tranzistori osnova čitave računalne tehnologije. Tek su devedesetih godina prošlog stoljeća poljski tranzistori počeli prevladavati bipolarno.

Analogni i digitalni čipovi

U procesu stvaranja tranzistora pokazalo se da tranzistori mogu raditi u linearnom i ključnom načinu rada. Linearni način rada omogućio je pojačavanje električnih signala. Ali jedan tranzistor ne može dati dovoljno velik dobitak, tako da su razvijena operativna pojačala (op pojačala). Ovo su ime dobili jer su korišteni u analognim računalima, gdje su obavljali matematičke operacije.

Sada analognih računala više nema, ali op-amperi su ostali i uspješno se koriste u raznim elektroničkim uređajima. Postoje tipične sheme za uključivanje op-amp-a, stoga su parametri kaskada napravljenih na op-ampu vrlo ponovljivi. Na primjer, kaskadni dobitak određuju samo vanjski otpornici i mogu se postaviti vrlo točno.

Stoga, ako se odlučite početi proučavati osnove elektronike, tada upotreba op-ampera može uvelike pojednostaviti ovaj zadatak. O operativnim pojačalima puno je pisalo u knjigama, kao i u člancima na Internetu, postoji mnogo različitih dizajna.

Operacija ključnog tranzistora koji se koriste u digitalnim krugovima, nazivaju se i logičkim, jer izvode logičke operacije ili operacije Booleova algebra, Jednom, upravo su na tim mikrovezama stvorena računala. Takvi su strojevi bili vrlo glomazni, spori, potrošnja energije je jednostavno ogromna. Ta su računala stvar prošlosti, a sve vrste relativno jednostavnih uređaja izrađuju digitalni sklopovi od strane radioamatera. Upravo se ti mikro krugovi mogu preporučiti za neovisno proučavanje elektronike, za provođenje prvih eksperimenata.

zaključak

A sada da ukratko podsetimo naslov članka, "Zašto električari nisu uvijek prijatelji elektronike." Ako ne uzmete u obzir jednostavnu lijenost, onda je razlog neprijateljstva prema elektronici možda elementarni strah da nešto ne shvatite ili nešto upropastite.

Ovaj je članak upravo napisan u cilju poraza tog straha, stjecanja vjere u vlastite snage i prisiljavanja sebe da iskuša sebe u novoj kvaliteti. Elektronika je zarazna, u dobrom smislu te riječi. Prvo ćemo obvladati tranzistore, a zatim prijeći na digitalnu logiku i tamo nije daleko od mikrokontrolera. Dakle, drugovi električari, budite hrabri, ne bojte se elektronike, sprijateljite se s njom!

Boris Aladyskin