A villamosok miért nem mindig barátok az elektronikával. 2. rész. Hogyan kell tanulni az elektronikát

A cikk első része:A villamosok miért nem mindig barátok az elektronikával

Először is, biztonsági óvintézkedések

Egyes elektronikus készülékek galvanikusan vannak elkülönítve a világítási hálózatról. Ezért a biztonsági előírások betartása nem lesz felesleges, de ez egy másik cikk témája, és sok cikk már meg lett írva, bárki, aki szeretné, önmagában elolvashatja. Feltételezzük továbbá, hogy mindenki, aki olvassa ezt a cikket, ismeri a biztonsági szabályokat.

Elemi alap

Az elem alapja az, amelyből az elektronikus áramkörök állnak, más szóval, ezek olyan részek, amelyeket a nyomtatott áramköri lapokra forrasztanak. És az egész elemi alapot még egy hatalmas, vastag könyvben sem lehet leírni: például az „Elitan” rádióalkatrész-áruház több mint egymillió árucikkot kínál ügyfeleinek, több mint ezer gyártóval a világ minden tájáról.

Szinte az összes modern elektronikus berendezést importált, egyszerűen burzsoá elem alapra szereljük. De ebben a tekintetben nem szabad különösebben megzavarni, mert szinte minden mikroáramkör, dióda, tranzisztor, tirisztor és más részletek dokumentációja megtalálható az ADATLAPban vagy az orosz műszaki leírásban. Bár ezek a "adatlapok" angolul vannak, megérteni őket meglehetősen könnyű.

Azok, akik az elektronikus berendezések javításával foglalkoznak, tudják, hogy nem mindig lehet megtalálni a javítandó eszköz diagramját. Ebben az esetben a mikroáramkör adatlapja sokat segít: megtalálja az összes bemenetet és kimenetet, a villogó és a vezérlőjeleket, és megértheti, hogy a mikroáramkör mi történik az eszközben.

Az elektronikus technológia fejlesztése. Moore törvénye

Az elektronikus technológia nagyon gyorsan és dinamikusan fejlődik. Az első integrált áramkörök 1965-ben jelentkeztek, és nem sokkal azután az Intel egyik alapítója, Gordon Moore nyitott egy törvényt, amely nevét kapta. Moore törvénye szerint 18 ... 24 havonta a mikrochipben lévő tranzisztorok száma körülbelül megduplázódik. Ezt a megfigyelést memória chipek vagy egyszerűen memória előállítása alapján hajtották végre. Ennek alapján Gordon Moore arra a következtetésre jutott, hogy a közeljövőben a számítástechnikai eszközök teljesítménye exponenciálisan növekedni fog. És ez a törvény továbbra is érvényes.

2006-ban az Intel kiadott egy processzort, amely 1 milliárd tranzisztort tartalmaz, és nemrégiben létrehozott egy Tukwila processzort, amely több mint két milliárd tranzisztort tartalmaz. Ez teljes mértékben megerősíti Moore törvényének érvényességét. Az elektronikus technológia sokkal gyorsabban és dinamikusabban fejlődik, mint a tudomány és a technológia összes többi területe. A tudósok becslése szerint ha a repülőgépipar ilyen dinamikusan fejlődik, akkor a modern Boeing 767 mindössze 20 perc alatt képes repülni a világ körül, legfeljebb 20 liter üzemanyagot költve, és ugyanakkor legfeljebb 500 dollárba kerülve.

Az összes említett tranzisztor nanotechnológiával készül, amelyet ma széles körben hallnak. De még ebben a kivitelben is tranzisztorok. A következőkben beszélünk egy kis tranzisztorokról.

A tranzisztorok rövid leírása

Próbáljuk meg elképzelni egy transzisztorok nélküli modern világot. Valószínűleg az egész élet leáll: a telefonok bezáródnak, a TV-k kialszanak, az autók leállnak, a házban eltűnik a hő, a víz és az elektromosság. Végül is az összes említett eszköz működését mindenféle elektronikus áramkör vezérli, amelyek alapja egy tranzisztor. Milyen varázslatos eszköz ez a tranzisztor?

Bipoláris tranzisztorok

Az első bipoláris tranzisztort 1947-ben találták ki az amerikai tudósok - W. Shockley, D. Bardin és U. fizikusok.Brattain, aki akkoriban a Bell Labs labor alkalmazottja volt. A tranzisztor születési idejét 1947. december 23-án kell figyelembe venni, amikor az új eszköz hivatalos bemutatását megtartották.

Mint sok kivételes találmány esetében, a tranzisztorot nem vették észre azonnal: az említett időpont után csak 9 évvel az alkotók Nobel-díjat nyertek. A tranzisztor egyik alapítója, John Bardin, nem sokkal később ismét Nobel-díjat kapott. Ezúttal a szupravezetõképesség elméletének megalkotására.

Először az új elektronikus eszköznek nem volt neve. Az elektronlámpa - trioda analógiájával - félvezető triodának vagy kristályos triodának hívták. A tranzisztor általános nevét a fent említett tudósok kolléga, John Pierce találta ki. A szó két szóból állt: transzfer - transzfer és ellenállás - ellenállás. Valójában, az egyik elektródra (alapra) alkalmazott vezérlőjel megváltoztatja az ellenállást a tranzisztor két másik elektródja (kollektor, emitter) között. Ha ezeket az elektródokat a tápegység nyitott áramköréhez csatlakoztatják, lehetséges lesz bármilyen terhelés szabályozása. Lehet egy hangszóró, relétekercs, izzó, a következő tranzisztor szakasz és még sok más.

Már 1956-ban létrehozták az első hordozható tranzisztoros rádiót, amely lehetővé teszi a zenék hallgatását nem csak otthon, hanem bárhol. Ha rádiócsöveket használunk vevőkészülékekben, ezt még csak el sem tudtuk képzelni.

Új technológia feltalálása

A rádióberendezések miniatürizálásával kapcsolatos első tapasztalat cselekvésre késztette a tehetséges kíváncsi elmeket, és két évvel az első tranzisztor-vevőkészülék létrehozása után az amerikai tudósok, Jack Kilby és Robert Neuss új hatalmas lépést tett a félvezető technológia fejlesztésében. Az általuk kifejlesztett technológia lehetővé tette több tranzisztor kombinálását egy integrált áramkörbe egyszerre. A találmány bemutatta Robert Noyce-t Gordon Moore-nak, és már 1968-ban létrehozták az Intel Corporation-t, amely a modern számítógépek gyártásának kezdete volt.

Terepi tranzisztorok

Emlékeztetni kell arra, hogy jóval a bipoláris áramszabályozott bipoláris tranzisztor feltalálása előtt szabadalmat kaptunk egy mezőhatású tranzisztorra. A terepi tranzisztorok működésének elveiről 1925-ben Julius Edgar Lilienfeld osztrák-magyar fizikus foglalkozott, és már 1928-ban kaptak egy német szabadalmat. És 1934-ben, az első terepi tranzisztorral szabadalmaztatta Oscar Hale német fizikus.

A terepi tranzisztorok fizikája valamivel egyszerűbb, mint a bipoláris, ezért sokkal korábban fejlesztették ki őket. Munkájuk az elektrosztatikus mező egyszerű hatására épül, ezeket a tranzisztorokat MOS tranzisztoroknak is nevezik. A bipoláris tranzisztorhoz viszonyítva az egyszerű eszköz ellenére az első MOS-tranzisztorok csak 1960-ban jelentkeztek meg, bár manapság ezek a tranzisztorok képezik az összes számítógépes technológia alapját. Csak a múlt század kilencvenes éveiben a terepi tranzisztorok kezdték uralni a bipoláris pozíciókat.

Analóg és digitális chipek

A tranzisztorok létrehozása során kiderült, hogy a tranzisztorok lineáris és kulcsos üzemmódban is működhetnek. A lineáris mód lehetővé tette az elektromos jelek erősítését. Azonban egy tranzisztor nem adhat elég nagy nyereséget, ezért fejlesztették ki az operációs erősítőket. Azért kapta ezt a nevet, mert analóg számítógépekben használták őket, ahol matematikai műveleteket végeztek.

Az analóg számítógépek már nem léteznek, de az op-erősítők megmaradtak és sikeresen használhatók különféle elektronikus eszközökben. Az op-amp bekapcsolására jellemző sémák léteznek, ezért az op-amp-on készített kaszkádok paraméterei nagyon megismételhetők. Például a kaszkád erősítést csak külső ellenállások határozzák meg, és nagyon pontosan beállíthatók.

Ezért ha úgy dönt, hogy elkezdi tanulmányozni az elektronika alapjait, akkor az op-erősítők használata jelentősen leegyszerűsíti ezt a feladatot. A működési erősítőkről sokat írtak a könyvekben, valamint az internetes cikkekben is, mindenféle kivitelben.

Kulcs-tranzisztor működése A digitális áramkörökben ezeket logikusnak is hívják, mert logikai műveleteket hajtanak végre Logikai algebra. Egyszer ezekben a mikroáramkörökben hozták létre a számítógépeket. Az ilyen gépek nagyon terjedelmesek, lassúak, az energiafelhasználás egyszerűen óriási. Ezek a számítógépek a múlté és a rádióamatőrök mindenféle viszonylag bonyolult eszközt készítenek a digitális mikroáramkörökre. Ezek a mikroáramkörök ajánlhatók az elektronika független tanulmányozására, az első kísérletek elvégzésére.

következtetés

És most összefoglalva emlékezzünk vissza a cikk címére: „Miért nem villamosok mindig is barátságosak az elektronikával”. Ha nem veszi figyelembe az egyszerű lustaságot, akkor az elektronika ellenségességének oka lehet az a félelem, hogy valamit nem értünk meg vagy tönkremegy.

Ezt a cikket csak azért írták, hogy legyőzzük ezt a félelmet, meghódítsuk az erősségeinket, és arra kényszerítsük, hogy új minőségben próbálja ki magát. Az elektronika fertőző, a szó jó értelmében. Először megtanuljuk a tranzisztorokat, majd továbblépünk a digitális logikára, és már vannak közel a mikrovezérlők. Tehát, elvtársak, villanyszerelők, légy bátor, ne félj az elektronikától, barátkozzon vele!

Boris Aladyshkin