Dezvoltarea bazei de componente electronice

În 1898, în jurnalul săptămânal ilustrat The Journal of Newest Discoveries and Inventions, a fost publicat un articol intitulat Experiențe de cablare fără fir bazate pe casă. Transmițătorul a fost realizat pe o bobină Rumkorf, iar receptorul, de fapt, era foarte asemănător cu A.S. Popova. Folosind receptorul și emițătorul descris, a fost posibil să se transmită un semnal la o distanță de până la 25 m, ceea ce pentru acea perioadă a fost o realizare uriașă.

Deja în 1924 a fost publicat primul număr al revistei radioamatorilor. La mijlocul anului 1930, revista a fost redenumită „Radio Front” și sub acest nume a fost publicată până în iulie 1941. În anii celui de-al doilea război mondial, revista, desigur, nu a fost publicată. Primul număr post-război al revistei a fost publicat în ianuarie 1946. Din acest număr din ianuarie revista a început să se numească Radio. Capacul său este prezentat în figură.

Lucrul cel mai izbitor în această problemă este că, după circuitele receptorilor detectorului, se acordă marcarea culorilor rezistențelor, așa cum este astăzi! Adevărat, se mai spune că acesta este un nou marcaj american. În Rusia, rezistențele „în dungi” au apărut abia la sfârșitul secolului al XX-lea, și chiar atunci în interiorul magnetofoanelor și televizoarelor importate. Însă „ai noștri” au reușit să semiconductoare cu coduri de culori: încercând nevoile industriei de apărare, au clasificat totul într-o asemenea măsură încât a devenit pur și simplu imposibil de înțeles ce fel de tranzistor sau diodă era. Această marcare a culorilor a început să fie publicată complet doar în prezent, doar tranzistoarele interne au încetat să mai fie utilizate.

Fig. 1. Coperta primului număr al revistei Radio

La început, revista a descris proiectarea receptoarelor, a emițătorilor și a tuburilor amplificatoare audio. Încă din primele numere, revista Radio a publicat date de referință pentru tuburi electronice și alte componente radio. De asemenea, s-au hotărât întrebări unde să înceapă experimentele radio amator: de la studierea teoriei sau ridicarea imediată a unui fier de lipit?

Baza elementului radio amator

Un fapt istoric interesant: când încă nu era fier de lipit electric, atunci obișnuita monedă de cinci copeck a venit la salvare. A fost ascuțită într-un anumit fel și nituită la un fir de fier cu un mâner din lemn. Fiind încălzită în flacăra unei lămpi cu alcool, moneda face față complet funcției de lipit. Acum, desigur, un astfel de sfat pare pur și simplu ridicol, dar a fost!

Cu o bază modernă de elemente, care este actualizată constant cu noi microcircuite și tranzistoare, nu există pur și simplu nimic de a face cu un astfel de „fier de lipit”, deoarece în unele cazuri este necesar să folosiți un microscop pentru repararea echipamentelor electronice. Astfel, baza elementară determină nu numai proiectarea dispozitivelor electronice, ci și ce instrumente vor fi montate sau reparate aceste dispozitive.

Simplu și clar, dezvoltarea bazei elementelor poate fi urmărită pe diverse generații de calculatoare, conform terminologiei moderne a computerului. De aproape patruzeci de ani încoace, piața în creștere a calculatoarelor personale, ca locomotivă, trage în urmă tehnologia siliciu, ceea ce provoacă apariția din ce în ce mai multe componente electronice.

Calculatoare electromecanice

Chiar înainte de crearea calculatoarelor, s-au folosit dispozitive de calcul electromecanice - tabulators. Primul tabulator a fost inventat în 1890 de către Hermann Hopperit în SUA, pentru a calcula rezultatele unui recensământ. Informațiile au fost introduse folosind carduri de perforare, iar rezultatele procesării au fost emise sub formă de tipărituri pe hârtie.

Tabulatoarele au fost principalele echipamente ale stațiilor de numărare a mașinilor - MCC. În URSS, MSS a supraviețuit până în anii șaptezeci ai secolului XX, cel puțin ca parte a marilor întreprinderi de stat. Principalul obiectiv al MCC a fost salarizarea.De acolo au apărut foile de așezare, care se mai numesc „rădăcini”.

Aspectul tabulatorului „modern” este prezentat în figură (pătratul din partea dreaptă este programul de lucru tastat prin fire pe panoul de patch). Greutatea unei astfel de tehnologii computerizate a ajuns la 600 kg.

Fig. 2. Tab

„Programul” este prezentat în figura următoare. Cablurile colorate au conectat prizele, care din cealaltă parte a panoului textolit s-au încheiat cu contacte pentru conectarea la tabulator.

Fig. 3. Panoul cu file Patch

În 1939, în SUA, prin ordinul armatei, IBM a dezvoltat computerul Mark 1. Baza sa elementară era releele electromecanice. Ea a completat adăugarea a două numere în 0,3 secunde și înmulțirea în 3. Mark 1 a fost conceput pentru a calcula tabelele balistice. Computer Mark 1 conținea aproximativ 750 de mii de piese, a căror conectare a necesitat 800 km de fire. Dimensiunile sale: înălțime 2,5 m, lungime 17 m.

Generații de calculatoare și baza elementelor

Prima generație de calculatoare a fost construită pe tuburi electronice. Deci, în Marea Britanie, în 1943, a fost creat computerul Colossus. Adevărat, era foarte specializat, scopul său era să descifreze codurile germane, enumerând diferite opțiuni. Aparatul conținea 2000 de lămpi, în timp ce viteza era de 500 de caractere pe secundă.

Primul computer cu tub universal este ENIAC, creat în 1946 în Statele Unite prin ordinul armatei. Dimensiunile acestui computer sunt foarte impresionante: 25 m lungime și aproape 6 m înălțime. Mașina conținea 17.000 de tuburi electronice și a efectuat aproximativ 300 de operații de înmulțire pe secundă, ceea ce este mult mai mult decât mașina de releu Mark 1. Consumul de energie a fost de aproximativ 150 kW. Utilizând calcule computerizate, ENIAC a dovedit posibilitatea teoretică de a crea o bombă cu hidrogen.

În Uniunea Sovietică în perioada 1948 ... 1952, dezvoltarea computerelor cu tuburi a fost realizată, la fel ca în Statele Unite, folosită mai ales de către militari. Unul dintre cele mai bune computere cu tuburi sovietice trebuie recunoscut ca mașini din seria BESM (mașină electronică de calcul mare). În total, șase modele BESM-1 ... BESM-2 (tub) BESM-3 ... Modelele BESM-6 erau deja fabricate cu tranzistoare. La momentul creării, fiecare model din această serie era cel mai bun din lume din clasa calculatoarelor universale.

Cea de-a doua generație de calculatoare 1955 - 1970

Baza elementară a doua generație au fost tranzistoarele și diodele semiconductoare. În comparație cu computerele cu tuburi, computerele cu tranzistor erau mai mici, consumul de energie a fost și mult mai mic. Performanța computerelor de a doua generație a ajuns până la o jumătate de milion de operații pe secundă, au apărut dispozitive de stocare externe pe suporturi magnetice - s-au creat benzi magnetice și tamburi magnetice, limbaje algoritmice și sisteme de operare.

A treia generație de calculatoare 1965 - 1980

Pentru a treia generație, microcircuite de grad de integrare mici și mijlocii au fost utilizate ca bază pentru elemente - până la câteva zeci de elemente semiconductoare au fost conținute într-o carcasă. În primul rând, au fost microcircuite din seria K155, K133. Viteza acestor computere a atins 1 milion de operații pe secundă, au apărut terminale video alfanumerice monocrome (teletipuri și mașini de scris speciale au fost utilizate în mașinile de a doua generație).

Dezvoltarea ulterioară a bazei elementelor a dus la crearea de microcircuite de integrare mare (LSI) și super-mari (VLSI). Într-un caz de astfel de microcircuite conține câteva sute de elemente. Aceste microcircuite din URSS au fost reprezentate de seria K580.

A patra generație computer 1980 - prezent

Această generație s-a născut datorită creării de către Intel a unui microprocesor în 1971, care a fost pur și simplu revoluționar. Chip Intel 4004 cu dimensiunea cristalului de 3,2 * 4,2 mm, conținea 2300 tranzistoare și avea o frecvență de ceas de 108 KHz. Puterea sa de calcul era echivalentă cu calculatorul ENIAC. Pe baza acestui dispozitiv, a fost creat un nou tip de micro-computer.Primele computere personale (PC-uri) au fost lansate în 1976 de Apple, dar în 1980, IBM a preluat conducerea prin crearea propriului PC IBM, a cărui arhitectură a devenit standardul internațional pentru PC-urile profesionale. Procesoarele actuale Intel i7 Core de generație a doua conțin peste un miliard de structuri de tranzistor.

Fig. 4. Mșikroprouessor intel

microcontrolere

O poveste despre dezvoltarea componentelor electronice ale electronicelor radio ar fi incompletă dacă nu mai vorbim microcontrolere atât de popular acum în proiectele de radio amatori. Conform terminologiei vechi, acestea au fost numite microcomputere cu un singur cip.

Un microprocesor, memoria programului și memoria RAM, porturile de intrare / ieșire sunt combinate într-un caz multi-pin. Pentru a calcula intervalele de timp, microcontrolerele au cronometre, multe modele au intrări analogice, ceea ce vă permite să faceți fără dispozitive ADC externe. Controlerele cu un modul PWM (PWM) sunt utilizate în circuitele mașinilor de sudare invertoare și a acționărilor reglabile ale motoarelor electrice asincrone. Există chiar și controlere cu un canal radio încorporat, care permite conectarea fără fir.

Primul microcontroler al familiei MCS-48 de Intel 8048 a fost lansat în 1976. Avea 27 de linii I / O, un cronometru pe opt biți, memorie de date și memorie de program și, desigur, un microprocesor. În prezent, aceste microcontrolere au devenit istorie.

Vezi acest subiect: Programarea microcontrollerului pentru începători

Controlere 8051

În 1980, s-a născut familia Intel 8051 (MCS-51). Arhitectura acestei familii s-a dovedit atât de reușită încât microcontrolerele acestei familii sunt încă folosite astăzi. Desigur, în această perioadă, diverse firme (aproximativ o duzină) au dezvoltat multe modele ale acestei familii. Un fapt interesant: sistemul de instrucțiuni al microprocesorului nu s-a schimbat niciodată de la înființare, ceea ce nu a împiedicat dezvoltarea de noi modele de microcontrolere. În timp, MCS-51 cedează familii mai noi.

Una dintre acestea a devenit Microcontrolere PIC Microchip. Popularitatea lor a fost cauzată, în primul rând, de porturile scăzute, de viteză mare, convenabile. Prin urmare, PIC-urile MK au devenit cele mai bune atunci când doriți să creați un sistem de control ieftin și destul de simplu.

Popularitatea uriașă a microcontrolerelor printre hams este cauzată nu numai de prețul scăzut al acestor microcircuite, ci și de faptul că pentru a crea un dispozitiv nou, este suficient să scrieți un alt program către MK. Apoi, chiar și fără a schimba nimic din circuit, puteți, de exemplu, să faceți un ceas sau un cronometru multicanal dintr-un contor de frecvență.

Calculatorul de generația a cincea

De fapt, lupta pentru crearea sa între firme a început în 1981. Cea de-a cincea generație de calculatoare ar trebui să arate ca un creier uman controlat prin voce. Crearea unei astfel de inteligențe artificiale va necesita dezvoltarea de tehnologii complet diferite, soluții tehnice complet diferite și crearea unei baze elementare complet noi. Japonia a făcut eforturi enorme în acest sens, dar rezultatul nu a fost încă obținut. SUA nici nu doresc să rămână în urmă Japonia - IBM efectuează de asemenea cercetări în acest domeniu. Dar realizările speciale nu sunt încă vizibile.

Fig. 5. Microprocesor modern

Electronica de consum

Așa cum am menționat mai sus, piața PC-urilor în curs de dezvoltare rapidă a devenit locomotiva pentru dezvoltarea electronică. Datorită acestui fapt, aparatele electrocasnice moderne seamănă cu un computer specializat. Televizoarele, cinematografele casnice, DVD playerele au astfel de parametri operaționali, încât acum douăzeci de ani era pur și simplu imposibil de imaginat.

Chiar și mașini de spălat, frigidere, simple ghirlanda de anul nou controlat de microcontrolere. Jucării moderne pentru copii care cântă și vorbesc făcute în China, de asemenea, cu control microcontroler.Apropo, un fapt izbitor: încă din anii șaizeci ai secolului al XX-lea, chinezii nu au putut nici măcar să lanseze producția de receptoare de detector, iar acum aproape toate produsele electronice sunt fabricate în China.

În industrie, de asemenea, orice dispozitiv de control tehnologic modern, chiar nu foarte complex, se bazează pe microcontrolere și, de regulă, are o interfață pentru conectarea la un computer. O astfel de interfață sunt, de exemplu, Contoare electronice de electricitatecare vă permite să le utilizați în sisteme automate de contorizare.

Fiabilitatea componentelor electronice moderne este destul de mare. Cu toate acestea, nu este neobișnuit ca niciun echipament electronic să devină inutilizabil și să aibă nevoie de reparații. caz de avarie a echipamentelor electronice de uz casnic nu este întotdeauna posibil să duci dispozitivul defect într-un atelier specializat, ci doar nu oriunde se află. Apoi, amatorii de radio vin la salvare, repara echipamente în atelierele lor de acasă.

Calificările acestor stăpâni de casă sunt, de regulă, foarte mari, deoarece o gamă foarte largă de echipamente electronice este în curs de reparație: de la simple clopotele de la ușă la sisteme de televiziune prin satelit. Organizarea și organizarea acestor ateliere acasă vor fi discutate în articolul următor.

Boris Aladyshkin 

Vedeți și pe site-ul nostru:

Istoricul creării și dezvoltării microcontrolerelor, principalele lor tipuri, caracteristici și diferențe

Atelier radioamator - instrumente, materiale și instrumente de măsurare pentru muncă