Hvorfor elektrikere ikke alltid er venner med elektronikk. Del 2. Hvordan studere elektronikk

Den første delen av artikkelen:Hvorfor elektrikere ikke alltid er venner med elektronikk

Først av alt, sikkerhetsregler

Noen elektroniske enheter er galvanisk isolert fra lysnettet. Derfor vil overholdelse av sikkerhetsreglene ikke være overflødige, men dette er et tema for en annen artikkel, og det har allerede blitt skrevet mange slike artikler, de som ønsker kan lese på egenhånd. Videre antas det at alle som leser denne artikkelen, er kjent med sikkerhetsreglene.

Elementær base

Elementbasen er det elektroniske kretsløp består av, med andre ord, dette er deler som er loddet til kretskort. Og hele elementbasen kan ikke beskrives selv i en enorm tykk bok: for eksempel tilbyr nettbutikken med radiokomponenter “Elitan” kunder over en million varer fra mer enn tusen produsenter fra hele verden.

Nesten alt moderne elektronisk utstyr er samlet på en importert, ganske enkelt, borgerlig elementbase. Men i denne forbindelse bør man ikke være særlig opprørt, siden dokumentasjonen for nesten alle mikrokretser, dioder, transistorer, tyristorer og andre detaljer finner du i DATABLAD eller i russiske tekniske beskrivelser. Selv om alle disse "databladene" er på engelsk, er det ganske enkelt å forstå dem.

De som driver med reparasjon av elektronisk utstyr, vet at det ikke alltid er mulig å finne et diagram over enheten som blir reparert. I dette tilfellet hjelper DATABLAD på mikrokretsen mye: du kan finne alle innganger og utganger, strobe- og kontrollsignaler, og forstå hva mikrokretsen gjør i enheten.

Utviklingen av elektronisk teknologi. Moores lov

Elektronisk teknologi utvikler seg veldig raskt og dynamisk. De første integrerte kretsløpene dukket opp i 1965, og like etter åpnet en av grunnleggerne av Intel, Gordon Moore, en lov som fikk navnet hans. Moores lov uttalte at hver 18 ... 24 måneders antall doble transistorer i mikrokretser. Denne observasjonen ble utført på basis av produksjonen av minnebrikker eller ganske enkelt minne. Basert på dette konkluderte Gordon Moore med at kraften til databehandlingsenheter i nær fremtid vil øke eksponentielt. Og denne loven er fortsatt gyldig.

I 2006 ga Intel ut en prosessor som inneholder 1 milliard transistorer, og opprettet nylig en Tukwila-prosessor som inneholder mer enn to milliarder transistorer. Dette bekrefter fullstendig gyldigheten av Moore lov. Elektronisk teknologi utvikler seg mye raskere og mer dynamisk enn alle andre områder innen vitenskap og teknologi. Forskere anslår at hvis flyindustrien utviklet seg med en slik dynamikk, kunne en moderne Boeing 767 fly over hele kloden på bare 20 minutter og ikke bruke mer enn 20 liter drivstoff, og samtidig koste mer enn 500 dollar.

Alle de nevnte transistorer er laget ved hjelp av nanoteknologi, som nå er mye hørt. Men selv i dette designet er det fremdeles transistorer. Neste blir en liten snakk om transistorer.

Kort beskrivelse av transistorer

La oss prøve å forestille oss en moderne verden uten transistorer. Mest sannsynlig vil alt liv stoppe: telefonene vil holde kjeft, TV-ene vil slukke, bilene vil stoppe, varmen, vannet og elektrisitet forsvinner i husene. Tross alt styres driften av alle de nevnte enhetene av alle slags elektroniske kretsløp, hvis grunnlag er en transistor. Hva slags magisk enhet er denne transistoren?

Bipolare transistorer

Den første bipolare transistoren ble oppfunnet tilbake i 1947 av amerikanske forskere - fysikere W. Shockley, D. Bardin og U.Brattain, som på den tiden var ansatte ved Bell Labs lab. Fødselsdatoen for transistoren bør vurderes 23. desember 1947, da den offisielle presentasjonen av den nye enheten ble holdt.

Som skjer med mange fremragende oppfinnelser, ble transistoren ikke umiddelbart lagt merke til: bare 9 år etter den nevnte datoen ble skaperne tildelt Nobelprisen. En av grunnleggerne av transistoren, John Bardin, ble kort tid senere tildelt Nobelprisen. Denne gangen for å lage teorien om superledelse.

Til å begynne med hadde ikke den nye elektroniske enheten navnet sitt. I analogi med en elektronisk lampe - en triode, ble den kalt en halvledertriode eller krystallinsk triode. Det vanlige navnet på transistoren ble oppfunnet av en kollega av forskerne nevnt ovenfor, John Pierce. Ordet var sammensatt av to ord: overføring - overføring og motstand - motstand. Faktisk endrer et styresignal som tilføres en av elektrodene (basen) motstanden mellom to andre elektroder (samler, emitter) til transistoren. Hvis disse elektrodene er koblet til den åpne kretsen til strømforsyningen, blir det mulig å kontrollere all belastning. Det kan være en høyttaler, en stafett, en lyspære, neste transistortrinn og mye mer.

Allerede i 1956 ble den første bærbare transistorradioen opprettet, som lar deg lytte til musikk ikke bare hjemme, men hvor som helst. Når du bruker radiorør i mottakere, kunne det ikke en gang tenkes.

Oppfinnelse av ny teknologi

Denne første opplevelsen innen miniaturisering av radioutstyr presset talentfulle nysgjerrige sinn til handling, og to år etter etableringen av den første transistormottakeren tok amerikanske forskere Jack Kilby og Robert Neuss et stort nytt skritt i utviklingen av halvlederteknologi. Teknologien utviklet av dem gjorde det mulig å kombinere flere transistorer til en integrert krets på en gang. Denne oppfinnelsen introduserte Robert Noyce for Gordon Moore, og allerede i 1968 opprettet de Intel Corporation, som var begynnelsen på produksjonen av moderne datamaskiner.

Felteffekttransistorer

Det skal erindres at lenge før oppfinnelsen av en strømstyrt bipolar transistor, ble det oppnådd et patent for en felteffekttransistor. Prinsippene for drift av felteffekttransistorer ble behandlet av den østerriksk-ungarske fysikeren Julius Edgar Lilienfeld i 1925, og mottok allerede i 1928 et tysk patent. Og i 1934 ble den første felteffekttransistoren patentert av den tyske fysikeren Oscar Hale.

Fysikken til felteffekttransistorer er noe enklere enn bipolar, så de ble utviklet mye tidligere. Arbeidet deres er basert på den enkle effekten av et elektrostatisk felt; disse transistorene kalles også MOS-transistorer. Til tross for den enkle enheten sammenlignet med en bipolar transistor, dukket de første MOS-transistorene opp først i 1960, selv om nå disse transistorene danner grunnlaget for all datateknologi. Først på nittitallet av forrige århundre begynte felteffekttransistorer å dominere bipolar.

Analoge og digitale brikker

I prosessen med å lage transistorer viste det seg at transistorer kan operere i lineære og viktige modus. Lineær modus tillot forsterkning av elektriske signaler. Men en transistor kan ikke gi en tilstrekkelig stor forsterkning, så operasjonsforsterkere (op ampere) ble utviklet. De fikk dette navnet fordi de ble brukt i analoge datamaskiner, hvor de utførte matematiske operasjoner.

Nå er ikke analoge datamaskiner der lenger, men op-ampere har holdt seg, og brukes vellykket i forskjellige elektroniske enheter. Det er typiske ordninger for å slå på en op-forsterker; derfor er parametrene til kaskader laget på en op-amp meget repeterbar. For eksempel bestemmes kaskadevinsten bare av ytre motstander, og kan settes veldig nøyaktig.

Derfor, hvis du bestemmer deg for å begynne å studere det grunnleggende om elektronikk, kan bruk av op-ampere forenkle denne oppgaven i stor grad. På operasjonsforsterkere er det blitt skrevet mye i bøker, så vel som i artikler på Internett, det er mange forskjellige design.

Operasjon av nøkkeltransistor brukt i digitale kretsløp, kalles de også logiske, fordi de utfører logiske operasjoner, eller operasjoner Boolsk algebra. En gang var det på disse mikrokretsene datamaskiner ble opprettet. Slike maskiner var veldig klumpete, sakte, energiforbruket er ganske enkelt enormt. Disse datamaskinene er en saga blott, og alle slags relativt enkle enheter er laget på digitale kretser av radioamatører. Det er disse mikrokretsene som kan anbefales for uavhengig studie av elektronikk, for å utføre de første eksperimentene.

konklusjon

Og nå for å oppsummere, husk tittelen på artikkelen, "Hvorfor elektrikere ikke alltid er venner med elektronikk." Hvis du ikke tar hensyn til enkel latskap, kan grunnen til fiendtlighet mot elektronikk være en elementær frykt for ikke å forstå noe eller ødelegge noe.

Denne artikkelen er nettopp skrevet for å beseire denne frykten, få tro på ens egen styrke og tvinge en til å prøve seg i en ny kvalitet. Elektronikk er smittsom, i ordets gode forstand. Først behersker vi transistorene, går videre til digital logikk, og der er det ikke langt fra mikrokontroller. Så kamerater elektrikere, vær modig, ikke vær redd for elektronikk, bli venn med den!

Boris Aladyshkin