Utviklingen av elektroniske komponenter

I 1898 ble det i den illustrerte ukebladet Journal of Newest Discoveries and Inventions publisert en artikkel med tittelen The Home Device of Wireless Wiring Experimental. Senderen ble laget på en Rumkorf-spole, og mottakeren var faktisk veldig lik A.S. Popova. Ved hjelp av den beskrevne mottakeren og senderen var det mulig å overføre et signal i en avstand på opptil 25 m, noe som for den tiden var en enorm prestasjon.

Allerede i 1924 ble den første utgaven av radioamatørmagasinet utgitt. I midten av 1930 ble bladet omdøpt til "Radio Front" og under dette navnet ble det utgitt til juli 1941. I løpet av årene med andre verdenskrig ble bladet selvfølgelig ikke utgitt. Den første utgaven av krigen etter magasinet ble utgitt i januar 1946. Det var fra denne januarutgaven at magasinet begynte å bli kalt Radio. Dekselet er vist på figuren.

Det mest påfallende med dette problemet er at etter kretsene til detektormottakerne er fargemarkeringen av motstandene gitt, slik den er i dag! Riktig nok står det også at dette er en ny amerikansk markering. I Russland dukket det opp "stripete" motstander på slutten av det tjuende århundre, og til og med da importerte radiobåndopptakere og TV-apparater. Men "vår" lyktes med fargekodede halvledere: prøver etter forsvarsindustriens behov, klassifiserte de alt i en slik grad at det rett og slett ble umulig å forstå hva slags transistor eller diode det var. Denne fargemarkeringen begynte å bli publisert fullt ut bare for tiden, bare innenlandske transistorer har praktisk talt sluttet å brukes.

Fig. 1. Omslag til den første utgaven av Radiomagasinet

Til å begynne med beskrev magasinet utformingen av rørmottakere, sendere og lydforsterkere. Fra de aller første utgavene publiserte Radiomagasinet referansedata for elektroniske rør og andre radiokomponenter. Det ble også besluttet spørsmål om hvor man skulle begynne med amatørradioeksperimenter: fra å studere teorien, eller umiddelbart plukke opp et loddejern?

Amatørradioelementbasen

Et interessant historisk faktum: når det ennå ikke var det elektrisk loddejern, så kom den vanlige mynten på fem kopier til unnsetning. Hun ble skjerpet på en viss måte og klinket til en jerntråd med et trehåndtak. Etter å ha varmet opp i flammen til en alkohollampe, taklet mynten fullstendig funksjonen som et loddejern. Nå virker selvfølgelig slike råd rett og slett latterlige, men det var det!

Med en moderne elementbase, som kontinuerlig oppdateres med nye mikrokretser og transistorer, er det rett og slett ingenting å gjøre med et slikt "loddejern", fordi det i noen tilfeller er nødvendig å bruke et mikroskop for å reparere elektronisk utstyr. Dermed bestemmer elementbasen ikke bare utformingen av elektroniske enheter, men også hvilke verktøy disse enhetene skal monteres eller repareres.

Ganske enkelt og tydelig kan utviklingen av elementbasen spores på forskjellige generasjoner datamaskiner, i henhold til moderne dataterminologi. I snart førti år har det voksende markedet for personlige datamaskiner, som lokomotiv, dratt silisiumteknologi bak seg selv, noe som får utseendet til flere og flere elektroniske komponenter.

Elektromekaniske datamaskiner

Allerede før opprettelsen av datamaskiner ble elektromekaniske dataenheter brukt - tabulatorer. Den første tabulatoren ble oppfunnet i 1890 av Hermann Hopperit i USA for å beregne resultatene av en folketelling. Informasjon ble lagt inn ved hjelp av hullkort, og behandlingsresultatene ble gitt i form av utskrifter på papir.

Tabulatorer var hovedutstyret for maskin-tellestasjoner - MSS. I Sovjetunionen overlevde MSS til syttitallet av det tjuende århundre, minst som en del av store statlige virksomheter. Hovedmålet med MCC var lønn.Det var derfra dukket opp bosettingsark som fortsatt kalles "røtter".

Utseendet til den "moderne" tabulatoren vises på figuren (firkanten fra høyre side er arbeidsprogrammet skrevet av ledninger på patchpanelet). Vekten av slik datateknologi nådde 600 kg.

Fig. 2. Tab

"Programmet" vises i følgende figur. Fargede ledninger koblet til stikkontaktene, som på den andre siden av tekstolitpanelet endte med kontakter for tilkobling til tabulatoren.

Fig. 3. Patch-panel

I USA i USA etter bestilling av militæret i 1939 utviklet IBM datamaskinen Mark 1. Den grunnleggende basen var elektromekaniske reléer. Hun fullførte tilsetningen av to tall på 0,3 sekunder, og multiplikasjonen i 3. Mark 1 ble designet for å beregne ballistiske tabeller. Computer Mark 1 inneholdt rundt 750 tusen deler, der tilkoblingen krevde 800 km ledninger. Dens dimensjoner: høyde 2,5 m, lengde 17 m.

Generasjoner av datamaskiner og elementbase

Den første generasjonen datamaskiner ble bygget på elektroniske rør. Så i Storbritannia i 1943 ble Colossus-datamaskinen opprettet. Det var riktignok høyt spesialisert, dets formål var å dechiffrere tyske koder ved å oppregne forskjellige alternativer. Enheten inneholdt 2000 lamper, mens hastigheten var 500 tegn i sekundet.

Den første universalrørsdatamaskinen er ENIAC, opprettet i 1946 i USA etter ordre fra militæret. Dimensjonene til denne datamaskinen er veldig imponerende: 25 m i lengde og nesten 6 m i høyden. Maskinen inneholdt 17 000 elektronrør og utførte omtrent 300 multiplikasjonsoperasjoner per sekund, noe som er mye mer enn Mark 1. relémaskinen. Strømforbruket var omtrent 150 kW. Ved bruk av datamaskinberegninger beviste ENIAC den teoretiske muligheten for å lage en hydrogenbombe.

I Sovjetunionen i perioden fra 1948 ... 1952 ble utviklingen av rørcomputere også gjennomført, som i USA, hovedsakelig brukt av militæret. En av de beste sovjet-produserte rørdatamaskiner bør anerkjennes som BESM-serien maskiner (stor elektronisk beregningsmaskin). Totalt ble seks BESM-1 ... BESM-2 (rør) BESM-3 ... BESM-6 modeller allerede produsert med transistorer. På opprettelsestidspunktet var hver modell i denne serien den beste i verden i klassen for universelle datamaskiner.

Den andre generasjonen datamaskiner 1955 - 1970

Elementbasen til andre generasjon var transistorer og halvlederdioder. Sammenlignet med rørdatamaskiner var transistordatamaskiner mindre, strømforbruket var også mye lavere. Ytelsen til andre generasjons datamaskiner nådde opptil en halv million operasjoner per sekund, eksterne lagringsenheter på magnetiske medier dukket opp - magnetbånd og magnetiske trommer, algoritmiske språk og operativsystemer ble opprettet.

Den tredje generasjonen datamaskiner 1965 - 1980

For tredje generasjon ble mikrokretser med liten og middels integrasjonsgrad brukt som elementbase - opptil flere titalls halvlederelementer var inne i ett hus. Først av alt var de det mikrokretser i K155, K133-serien. Hastigheten til slike datamaskiner nådde 1 million operasjoner per sekund, monokrome alfanumeriske videoterminaler dukket opp (teletyper og spesielle skrivemaskiner ble brukt i andre generasjons maskiner).

Videreutvikling av elementbasen førte til opprettelse av mikrokretser med stor (LSI) og super stor (VLSI) integrasjon. I ett tilfelle av slike mikrokretser inneholder flere hundre elementer. Disse mikrokretsene i USSR var representert med K580-serien.

Fjerde generasjons datamaskin 1980 - nåtid

Denne generasjonen ble født takket være etableringen av Intel av en mikroprosessor i 1971, som ganske enkelt var revolusjonerende. Intel 4004-brikken med en krystallstørrelse på 3,2 * 4,2 mm, inneholdt 2300 transistorer og hadde en klokkefrekvens på 108 KHz. Datakraften tilsvarte ENIAC-datamaskinen. På grunnlag av denne enheten ble det opprettet en ny type datamaskinmikrodatamaskin.De første personlige datamaskiner (PCer) ble utgitt i 1976 av Apple, men i 1980 tok IBM ledelsen ved å lage sin egen IBM PC, hvis arkitektur har blitt den internasjonale standarden for profesjonelle PC-er. Intels nåværende andre generasjons Core i7-prosessorer inneholder over en milliard transistorstrukturer.

Fig. 4. Mogkroprouessor intel

mikrokontrollere

En historie om utviklingen av den elektroniske komponentbasen til radioelektronikk ville være ufullstendig om ikke å nevne det mikrokontrollere så populær nå innen amatørradiodesign. I henhold til gammel terminologi ble de kalt en-chip mikrodatamaskiner.

En mikroprosessor, programminne og RAM-, inn- / utporter er kombinert i en flerpinnet etui. For å telle tidsintervaller har mikrokontrollere tidtakere, mange modeller har analoge innganger, som lar deg gjøre uten eksterne ADC-enheter. Kontrollere med en PWM-modul (PWM) brukes i kretsløp for sveiseapparater for omformere og justerbare drev av asynkrone elektriske motorer. Det er til og med kontrollere med en innebygd radiokanal, som gir mulighet for trådløs tilkobling.

Den første mikrokontrolleren av MCS-48-familien til Intel 8048 ble utgitt i 1976. Den hadde 27 I / O-linjer, en åtte-bits timer, dataminne og programminne, og selvfølgelig en mikroprosessor. Foreløpig har disse mikrokontrollene blitt historie.

Se dette emnet: Mikrokontrollerprogrammering for nybegynnere

8051 kontrollere

I 1980 ble Intel 8051-familien (MCS-51) født. Arkitekturen til denne familien viste seg å være så vellykket at mikrokontrollerene til denne familien fortsatt brukes i dag. I løpet av denne tiden har selvfølgelig forskjellige firmaer (omtrent et dusin) utviklet mange modeller av denne familien. Et interessant faktum: mikroprosessorinstruksjonssystemet har aldri endret seg siden oppstarten, noe som ikke forhindret utviklingen av nye modeller av mikrokontrollere. Over tid vender MCS-51 vei for nyere familier.

En av disse ble Microchip PIC mikrokontrollere. Deres popularitet ble forårsaket for det første av lav pris, høy hastighet og praktiske havner. Derfor ble MK PIC-er de beste når du vil lage et billig og ganske enkelt kontrollsystem.

Den enorme populariteten til mikrokontrollere blant skinker skyldes ikke bare den lave prisen på disse mikrokretsene, men også av at for å lage en ny enhet, er det nok å bare skrive et annet program til MK. Selv uten å endre noe i kretsen, kan du for eksempel lage en klokke eller en flerkanals tidsur fra en frekvensmåler.

Femte generasjons datamaskin

Faktisk begynte kampen for etableringen mellom firmaene i 1981. Den femte generasjonen datamaskiner er ment å se ut som en menneskelig hjerne kontrollert av stemme. Opprettelsen av slik kunstig intelligens vil kreve utvikling av helt andre teknologier, helt andre tekniske løsninger og opprettelse av en helt ny elementærbase. Japan har gjort en enorm innsats i denne forbindelse, men resultatet er ennå ikke oppnådd. USA ønsker heller ikke å henge etter Japan - IBM forsker også på dette området. Men spesielle prestasjoner er heller ikke synlige ennå.

Fig. 5. Moderne mikroprosessor

Forbrukerelektronikk

Som nevnt over har det raskt voksende, utviklende PC-markedet blitt lokomotivet for utvikling av elektronikk. Takket være dette ligner moderne husholdningsapparater på en spesialisert datamaskin. TV-er, hjemmekinoer, DVD-spillere har så operative parametere at det for tjue år siden rett og slett var umulig å forestille seg.

Selv vaskemaskiner, kjøleskap, enkelt nyttårs krans kontrollert av mikrokontrollere. Moderne sang og snakkende barneleker laget i Kina, også med kontroll av mikrokontroller.Forresten, et påfallende faktum: tilbake på sekstitallet av det tjuende århundre kunne ikke kineserne engang starte produksjonen av detektormottakere, og nå er nesten all elektronikk laget i Kina.

I industrien er også alle moderne teknologiske prosessstyringsenheter, selv ikke veldig komplekse, bygget på basis av mikrokontrollere og har som regel et grensesnitt for tilkobling til en PC. Et slikt grensesnitt er f.eks. elektroniske strømmåleresom lar deg bruke dem i automatiske målesystemer.

Påliteligheten til moderne elektroniske komponenter er ganske høy. Likevel er det ikke uvanlig at noe elektronisk utstyr blir ubrukelig og trenger reparasjon. den tilfelle av sammenbrudd i husholdnings elektronisk utstyr det er ikke alltid mulig å ta den defekte enheten til et spesialisert verksted, det er bare ikke overalt de er. Da kommer radioamatører til unnsetning og reparerer utstyr i hjemmeværende verksteder.

Kvalifikasjonene til slike hjemmemestere er som regel veldig høye, fordi et veldig bredt spekter av elektronisk utstyr blir reparert: fra enkle dørklokker til satellitt-TV-systemer. Organisering og organisering av slike workshops hjemme vil bli diskutert i neste artikkel.

Boris Aladyshkin 

Se også på vår hjemmeside:

Historien om opprettelse og utvikling av mikrokontrollere, deres hovedtyper, funksjoner og forskjeller

Radioamatørverksted - verktøy, materialer og måleinstrumenter for arbeid 

Comments

[#1 Gosha]

Artikkelen er interessant, det er tydelig at det ikke er realistisk å imøtekomme alt, men jeg vil gjerne lese veldig mye hvordan teknisk utviklingen av forskjellige mikrokretser i elektronikk (fra de enkleste til de mest moderne multifunksjonelle) foregikk. Og så, jeg likte det. Det er skrevet veldig spennende. Jeg lærte mye for meg selv. Takk skal du ha!

[#2]

Artikkelen har en interessant tilnærming til utviklingen av den elektroniske databasen, lest med interesse. Jeg vil argumentere med uttalelsen om at PC-markedet er hovedfaktoren i utviklingen av elektroniske komponenter. For eksempel var det takket være militæret at den første datamaskinen og Internett oppstod, og takket være industrimenn dukket datakontrollere opp. Og situasjonen endret seg radikalt nylig, da en PC ble tilgjengelig for alle, og i flere eksemplarer, noe som førte til en kraftig utvidelse av dette markedet.

[#3]

Jeg er enig med Sergey angående hovedfaktoren i utviklingen. Den største drivkraften for utvikling av mikroelektronikk mottatt etter ... flyturen til Yuri Gagarin. Amerika, som innser etterslepet, har investert et enormt økonomisk løft i utviklingen av mikroelektronikk. Resultatet var ikke bare en flytur til månen til mennesker, men også utseendet til mikrokretser (først for militæret), utseendet til mikroprosessorer, personlige datamaskiner, alle slags dingser fra mobiltelefoner til iPhones, iPads, osv. Til nå kan vi ikke ta igjen amerikanerne. Generelt fløy Jura over planeten og det begynte ...