Varför elektriker inte alltid är kompisar med elektronik. Del 2. Hur man studerar elektronik

Den första delen av artikeln:Varför elektriker inte alltid är kompisar med elektronik

Först och främst säkerhetsåtgärder

Vissa elektroniska enheter är galvaniskt isolerade från belysningsnätverket. Därför kommer överensstämmelse med säkerhetsföreskrifter inte att vara överflödigt, men detta är ett ämne för en annan artikel, och många artiklar har redan skrivits, vem som helst kan läsa på egen hand. Dessutom antas att alla som läser den här artikeln känner till säkerhetsreglerna.

Elementär bas

Elementbasen är vad elektroniska kretsar består av, med andra ord, det är delar som är lödda på tryckta kretskort. Och hela elementbasen kan inte beskrivas ens i en enorm tjock bok: till exempel erbjuder nätbutiken med radiokomponenter "Elitan" kunder mer än en miljon varor från mer än tusen tillverkare från hela världen.

Nästan all modern elektronisk utrustning monteras på importerad, helt enkelt, borgerlig elementbas. Men i detta avseende bör man inte särskilt vara upprörd, eftersom dokumentationen för nästan alla mikrokretsar, dioder, transistorer, tyristorer och andra detaljer finns i DATABLAD eller i ryska tekniska beskrivningar. Även om alla dessa "datablad" är på engelska, är det ganska lätt att förstå dem.

De som arbetar med reparation av elektronisk utrustning vet att det inte alltid är möjligt att hitta ett diagram över enheten som repareras. I det här fallet hjälper DATABLAD på mikrokretsen mycket: du kan hitta alla ingångar och utgångar som styr och styr signalerna och förstå vad mikrokretsen gör i enheten.

Utvecklingen av elektronisk teknologi. Moore's Law

Elektronisk teknik utvecklas mycket snabbt och dynamiskt. De första integrerade kretsarna dök upp 1965 och kort därefter öppnade en av grundarna av Intel, Gordon Moore, en lag som fick hans namn. Moores lag uppgav att varje 18 ... 24 månader antalet transistorer i mikrochips ungefär fördubblas. Denna observation genomfördes på grundval av produktionen av minneschips eller helt enkelt minne. Baserat på detta drog Gordon Moore slutsatsen att datorns kraft kommer att öka exponentiellt inom en nära framtid. Och denna lag är fortfarande giltig.

2006 släppte Intel en processor som innehåller 1 miljard transistorer och skapade nyligen en Tukwila-processor som innehåller mer än två miljarder transistorer. Detta bekräftar fullständigt giltigheten av Moore lag. Elektronisk teknik utvecklas mycket snabbare och mer dynamiskt än alla andra områden inom vetenskap och teknik. Forskare uppskattar att om flygindustrin utvecklats med en sådan dynamik skulle en modern Boeing 767 kunna flyga runt om i världen på bara 20 minuter och inte spendera mer än 20 liter bränsle och samtidigt kosta högst $ 500.

Alla nämnda transistorer är tillverkade av nanoteknologi, som nu hörs allmänt. Men även i denna design är det fortfarande transistorer. Nästa kommer att vara lite prat om transistorer.

Kort beskrivning av transistorer

Låt oss försöka föreställa oss en modern värld utan transistorer. Troligtvis kommer allt liv att stanna: telefonerna kommer att stängas av, TV-apparaterna slocknar, bilarna kommer att stanna, värmen, vatten och elektricitet försvinner i husen. När allt kommer omkring styrs driften av alla nämnda anordningar av alla typer av elektroniska kretsar, vars grund är en transistor. Vilken typ av magisk enhet är denna transistor?

Bipolära transistorer

Den första bipolära transistorn uppfanns 1947 av amerikanska forskare - fysiker W. Shockley, D. Bardin och U.Brattain, som vid den tiden var anställda i Bell Labs lab. Födelsedatum för transistorn bör övervägas den 23 december 1947, när den officiella presentationen av den nya enheten hölls.

Som med många enastående uppfinningar noterades inte transistorn omedelbart: bara 9 år efter det nämnda datumet tilldelades dess skapare Nobelpriset. En av grundarna av transistorn, John Bardin, tilldelades kort därefter Nobelpriset. Den här gången för att skapa teorin om superledande.

Först hade den nya elektroniska enheten inte sitt namn. I analogi med en elektronlampa - en triode, kallades den en halvledartriod eller kristallin triode. Det vanliga namnet på transistorn uppfanns av en kollega av forskarna som nämns ovan, John Pierce. Ordet bestod av två ord: överföring - överföring och motstånd - motstånd. I själva verket ändrar faktiskt en styrsignal som appliceras på en av elektroderna (basen) motståndet mellan två andra elektroder (kollektor, emitter) hos transistorn. Om dessa elektroder är anslutna till den öppna kretsen för strömförsörjningen blir det möjligt att styra all belastning. Det kan vara en högtalare, reläspole, glödlampa, nästa transistorscen och mycket mer.

Redan 1956 skapades den första bärbara transistorradio, vilket gör att du kan lyssna på musik inte bara hemma utan överallt. När du använder radiorör i mottagare kunde detta inte ens föreställas.

Uppfinning av ny teknik

Denna första erfarenhet av miniatyrisering av radioutrustning drev begåvade nyfikenheter till handling, och två år efter skapandet av den första transistormottagaren tog amerikanska forskare Jack Kilby och Robert Neuss ett stort nytt steg i utvecklingen av halvledarteknologi. Tekniken som utvecklats av dem gjorde det möjligt att kombinera flera transistorer i en integrerad krets samtidigt. Denna uppfinning introducerade Robert Noyce för Gordon Moore, och redan 1968 skapade de Intel Corporation, som var början på produktionen av moderna datorer.

Fälteffekttransistorer

Det bör komma ihåg att långt före uppfinningen av en bipolär strömstyrd bipolär transistor erhölls ett patent för en fälteffekttransistor. Principerna för drift av fälteffekttransistorer behandlades redan 1925 av den österrikisk-ungerska fysikern Julius Edgar Lilienfeld, och redan 1928 fick ett tyskt patent. 1934 patenterades den första fälteffekttransistorn av den tyska fysikeren Oscar Hale.

Fysiken hos fälteffekttransistorer är något enklare än bipolär, så de utvecklades mycket tidigare. Deras arbete är baserat på den enkla effekten av ett elektrostatisk fält, dessa transistorer kallas också MOS-transistorer. Trots den enkla enheten jämfört med en bipolär transistor, dykte de första MOS-transistorerna först 1960, även om dessa transistorer nu utgör grunden för all datateknik. Först på nittiotalet av förra seklet började fälteffekttransistorer att dominera bipolär.

Analoga och digitala chips

I processen att skapa transistorer visade det sig att transistorer kan fungera i linjära och nyckellägen. Linjärt läge tillät förstärkning av elektriska signaler. Men en transistor kan inte ge en tillräckligt stor förstärkning, så operativa förstärkare (op ampere) utvecklades. De fick detta namn eftersom de användes i analoga datorer, där de utförde matematiska operationer.

Nu finns analoga datorer inte längre, men op-amparna har kvar och används framgångsrikt i olika elektroniska enheter. Det finns typiska scheman för att slå på en op-amp; därför är parametrarna för kaskader gjorda på en op-amp mycket repeterbara. Exempelvis bestäms kaskadförstärkningen endast av yttre motstånd och kan ställas in mycket exakt.

Därför, om du bestämmer dig för att börja studera grunderna i elektronik, kan användningen av op-ampere mycket förenkla denna uppgift. På operativa förstärkare har mycket skrivits i böcker, liksom i artiklar på Internet, det finns många olika mönster.

Key Transistor Operation som används i digitala kretsar kallas de också logiska eftersom de utför logiska operationer eller operationer Booleska algebra. En gång var det på dessa mikrokretsar som datorer skapades. Sådana maskiner var mycket skrymmande, långsam, energiförbrukningen är helt enkelt enorm. Dessa datorer är en saga historia, och alla typer av relativt enkla enheter tillverkas på digitala kretsar av radioamatörer. Det är dessa mikrokretsar som kan rekommenderas för oberoende studier av elektronik, för att utföra de första experimenten.

slutsats

Och nu för att sammanfatta, minns artikelns titel, "Varför elektriker inte alltid är kompisar med elektronik." Om du inte tar hänsyn till enkel lathet, kan orsaken till fientlighet mot elektronik vara en elementär rädsla för att inte förstå något eller förstöra något.

Den här artikeln är bara skriven för att besegra denna rädsla, få förtroende för egna styrkor och tvinga en att försöka sig i en ny kvalitet. Elektronik är smittsam, i ordets goda mening. Först kommer vi att behärska transistorerna, sedan gå vidare till digital logik, och där är det inte långt från mikrokontrollerna. Så kamrater elektriker, var modig, var inte rädd för elektronik, bli vänner med det!

Boris Aladyshkin