Waarom elektriciens niet altijd vrienden zijn met elektronica. Deel 2. Hoe elektronica te bestuderen

Het eerste deel van het artikel:Waarom elektriciens niet altijd vrienden zijn met elektronica

Allereerst veiligheidsmaatregelen

Sommige elektronische apparaten zijn galvanisch gescheiden van het verlichtingsnetwerk. Daarom zal de naleving van veiligheidsregels niet overbodig zijn, maar dit is een onderwerp voor een ander artikel, en er zijn al veel van dergelijke artikelen geschreven, die dat zelf kunnen lezen. Bovendien wordt aangenomen dat iedereen die dit artikel leest bekend is met de veiligheidsregels.

Elementaire basis

De elementbasis is waaruit elektronische schakelingen bestaan, met andere woorden, dit zijn onderdelen die aan printplaten worden gesoldeerd. En de gehele elementaire basis kan niet worden beschreven, zelfs niet in een enorm dik boek: de online winkel met radiocomponenten "Elitan" biedt klanten bijvoorbeeld meer dan een miljoen artikelen van meer dan duizend fabrikanten van over de hele wereld.

Bijna alle moderne elektronische apparatuur wordt geassembleerd op geïmporteerde, eenvoudigweg, burgerlijke elementen. Maar in dit opzicht moet men niet bijzonder overstuur zijn, omdat de documentatie voor bijna alle microschakelingen, diodes, transistors, thyristors en andere details te vinden is in het DATASHEET of in Russische technische beschrijvingen. Hoewel al deze "datasheets" in het Engels zijn, is het vrij eenvoudig om ze te begrijpen.

Degenen die zich bezighouden met de reparatie van elektronische apparatuur weten dat het niet altijd mogelijk is om een ​​diagram te vinden van het apparaat dat wordt gerepareerd. In dit geval helpt het DATASHEET op de microcircuit veel: u kunt alle ingangen en uitgangen, stroboscoop- en besturingssignalen vinden en begrijpen wat de microcircuit in het apparaat doet.

De ontwikkeling van elektronische technologie. Moore's wet

Elektronische technologie ontwikkelt zich zeer snel en dynamisch. De eerste geïntegreerde schakelingen verschenen in 1965 en kort daarna opende een van de oprichters van Intel, Gordon Moore, een wet die zijn naam kreeg. De wet van Moore stelde dat elke 18 ... 24 maanden het aantal transistors in microchips ongeveer verdubbelt. Deze observatie werd uitgevoerd op basis van de productie van geheugenchips of gewoon geheugen. Op basis hiervan concludeerde Gordon Moore dat de kracht van computerapparatuur in de nabije toekomst exponentieel zal toenemen. En deze wet is nog steeds geldig.

In 2006 bracht Intel een processor uit met 1 miljard transistors en creëerde onlangs een Tukwila-processor met meer dan twee miljard transistors. Dit bevestigt volledig de geldigheid van de wet van Moore. Elektronische technologie ontwikkelt zich veel sneller en dynamischer dan alle andere gebieden van wetenschap en technologie. Wetenschappers schatten dat als de vliegtuigindustrie zich met zo'n dynamiek zou ontwikkelen, een moderne Boeing 767 in slechts 20 minuten de wereld rond zou kunnen vliegen, niet meer dan 20 liter brandstof zou kunnen uitgeven, en tegelijkertijd niet meer dan $ 500 zou kosten.

Alle genoemde transistors zijn gemaakt door nanotechnologie, die nu algemeen wordt gehoord. Maar zelfs in dit ontwerp zijn het nog steeds transistors. Het volgende zal een kort gesprek zijn over transistors.

Korte beschrijving van transistors

Laten we ons een moderne wereld voorstellen zonder transistors. Hoogstwaarschijnlijk zal alle leven stoppen: de telefoons sluiten, de tv's gaan uit, de auto's stoppen, de hitte, het water en de elektriciteit verdwijnen in de huizen. De werking van alle genoemde apparaten wordt immers bestuurd door allerlei elektronische schakelingen, waarvan de basis een transistor is. Wat voor soort magisch apparaat is deze transistor?

Bipolaire transistoren

De eerste bipolaire transistor werd in 1947 uitgevonden door Amerikaanse wetenschappers - natuurkundigen W. Shockley, D. Bardin en U.Brattain, die op dat moment medewerkers waren van het Bell Labs-lab. De geboortedatum van de transistor moet worden overwogen op 23 december 1947, toen de officiële presentatie van het nieuwe apparaat werd gehouden.

Zoals bij vele uitstaande uitvindingen, werd de transistor niet meteen opgemerkt: slechts 9 jaar na de genoemde datum ontvingen de makers de Nobelprijs. Een van de oprichters van de transistor, John Bardin, kreeg kort daarna opnieuw de Nobelprijs. Dit keer voor het ontstaan ​​van de theorie van supergeleiding.

Aanvankelijk had het nieuwe elektronische apparaat zijn naam niet. Naar analogie met een elektronenlamp - een triode, werd deze een halfgeleidertriode of kristallijne triode genoemd. De gemeenschappelijke naam voor de transistor is bedacht door een collega van de bovengenoemde wetenschappers, John Pierce. Het woord bestond uit twee woorden: overdracht - overdracht en weerstand - weerstand. In feite verandert een stuursignaal dat wordt toegepast op een van de elektroden (basis) de weerstand tussen twee andere elektroden (collector, emitter) van de transistor. Als deze elektroden zijn aangesloten op het open circuit van de voeding, wordt het mogelijk om elke belasting te regelen. Het kan een luidspreker, relaisspoel, gloeilamp, de volgende transistortrap en nog veel meer zijn.

Al in 1956 werd de eerste draagbare transistorradio gemaakt, waarmee u niet alleen thuis, maar overal naar muziek kunt luisteren. Bij gebruik van radiobuizen in ontvangers kon dit niet eens worden gedacht.

Uitvinding van nieuwe technologie

Deze eerste ervaring in miniaturisatie van radioapparatuur bracht getalenteerde nieuwsgierige geesten tot actie en twee jaar na de oprichting van de eerste transistorontvanger zetten de Amerikaanse wetenschappers Jack Kilby en Robert Neuss een enorme nieuwe stap in de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie. De door hen ontwikkelde technologie maakte het mogelijk om meerdere transistors tegelijkertijd in een geïntegreerd circuit te combineren. Deze uitvinding introduceerde Robert Noyce bij Gordon Moore, en al in 1968 creëerden ze Intel Corporation, wat het begin was van de productie van moderne computers.

Veldeffecttransistors

Er zij aan herinnerd dat lang voor de uitvinding van een bipolaire stroomgestuurde bipolaire transistor een patent werd verkregen voor een veldeffecttransistor. De werkingsprincipes van veldeffecttransistors werden al in 1925 behandeld door de Oostenrijks-Hongaarse fysicus Julius Edgar Lilienfeld en ontvingen al in 1928 een Duits patent. En in 1934 werd de eerste veldeffecttransistor gepatenteerd door de Duitse natuurkundige Oscar Hale.

De fysica van veldeffecttransistoren is enigszins eenvoudiger dan bipolair, dus ze werden veel eerder ontwikkeld. Hun werk is gebaseerd op het eenvoudige effect van een elektrostatisch veld; deze transistors worden ook MOS-transistors genoemd. Ondanks het eenvoudige apparaat vergeleken met een bipolaire transistor, verschenen de eerste MOS-transistors pas in 1960, hoewel deze transistors nu de basis vormen van alle computertechnologie. Pas in de jaren negentig van de vorige eeuw begonnen veldeffecttransistors bipolair te domineren.

Analoge en digitale chips

Tijdens het creëren van transistoren bleek dat transistoren in lineaire en sleutelfuncties kunnen werken. Lineaire modus toegestaan ​​versterking van elektrische signalen. Maar één transistor kan geen voldoende grote versterking geven, dus zijn operationele versterkers (op-ampère) ontwikkeld. Ze kregen deze naam omdat ze werden gebruikt in analoge computers, waar ze wiskundige bewerkingen uitvoerden.

Nu zijn er geen analoge computers meer, maar de op-versterkers zijn gebleven en worden met succes gebruikt in verschillende elektronische apparaten. Er zijn typische schema's voor het inschakelen van een op-amp; daarom zijn de parameters van cascades gemaakt op een op-amp zeer herhaalbaar. De cascade-versterking wordt bijvoorbeeld alleen bepaald door externe weerstanden en kan zeer nauwkeurig worden ingesteld.

Daarom, als u besluit om de basisprincipes van elektronica te bestuderen, kan het gebruik van op-versterkers deze taak aanzienlijk vereenvoudigen. Over operationele versterkers is veel geschreven in boeken, evenals in artikelen op internet, er zijn veel allerlei ontwerpen.

Key Transistor Operation gebruikt in digitale circuits, worden ze ook logisch genoemd, omdat ze logische bewerkingen of bewerkingen uitvoeren Booleaanse algebra. Ooit waren op deze microschakelingen computers gemaakt. Dergelijke machines waren erg omvangrijk, traag, energieverbruik is gewoon enorm. Deze computers behoren tot het verleden en allerlei relatief ongecompliceerde apparaten worden door radioamateurs op digitale microcircuits gemaakt. Het zijn deze microschakelingen die kunnen worden aanbevolen voor onafhankelijke studie van elektronica, voor het uitvoeren van de eerste experimenten.

conclusie

En om samen te vatten, herinner je de titel van het artikel: "Waarom elektriciens niet altijd vriendelijk zijn met elektronica." Als je geen rekening houdt met simpele luiheid, dan kan de reden voor vijandigheid tegenover elektronica een elementaire angst zijn om iets niet te begrijpen of iets te ruïneren.

Dit artikel is zojuist geschreven om deze angst te overwinnen, om vertrouwen te krijgen in de eigen sterke punten, om iemand zichzelf in een nieuwe kwaliteit te laten uitproberen. Elektronica is besmettelijk, in de goede zin van het woord. Eerst zullen we de transistoren beheersen, en dan overgaan op digitale logica, en daar is het niet ver van de microcontrollers. Dus, kameraden elektriciens, wees dapper, wees niet bang voor elektronica, maak er vrienden mee!

Boris Aladyshkin