Электроника

электроника

Наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в основном для передачи, обработки и хранения информации.

Первые электронные приборы (электровакуумный диод и триод) были созданы в нач. 20 в., с нач. 50-х гг. интенсивно развивается твердотельная электроника (прежде всего полупроводниковая); с нач. 60-х гг. одно из наиболее перспективных её направлений – микроэлектроника. После создания квантового генератора началось развитие квантовой электроники. Электронные приборы и устройства используются в системах связи, автоматики, в вычислительной технике, измерительной технике и т. д. Вакуумная электроника занимается вопросами электронной эмиссии, формированием и управлением потоков электронов, ионов и др. Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов: электронных ламп (диодов, триодов, тетродов, пентодов и др.), электровакуумных приборов сверхвысокой частоты (магнетронов, клистронов и др.), электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов (кинескопов, видиконов, суперортиконов, электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей и др.), газоразрядных приборов (тиратронов, газоразрядных индикаторов и др.), рентгеновских трубок и др. Твердотельная электроника занимается изучением свойств твердотельных материалов (полупроводниковых, диэлектрических, магнитных и др.), влияния на эти свойства примесей и особенностей структуры материала, изучением свойств поверхностей и границ раздела между слоями различных материалов. Основные направления твердотельной электроники связаны с созданием различных видов полупроводниковых приборов: полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров, аналоговых и цифровых интегральных схем, оптоэлектронных приборов (светоизлучающих диодов, фотодиодов, фототранзисторов, оптронов, светодиодных и фотодиодных матриц). Квантовая электроника разрабатывает методы и средства усиления и генерации электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения атомов, молекул и твёрдых тел. Наиболее важные направления квантовой электроники – создание оптических квантовых генераторов (лазеров), квантовых усилителей, молекулярных генераторов и др. Криоэлектроника (криогенная электроника) занимается применением явлений в твёрдых телах при криогенных температурах (в присутствии электрических, магнитных и электромагнитных полей), для создания электронных приборов и устройств.

Как наука электроника сформировалась в нач. 20 в. после создания основ электродинамики Дж. Максвеллом (1861—73), открытия фотопроводимости У. Смитом (1873), односторонней проводимости контакта металл-полупроводник К. Брауном (1874), исследования свойств термоэлектронной эмиссии О. Ричардсоном (1900—01), фотоэлектронной эмиссии Г. Герцем (1887) и А. Г. Столетовым (1888—90), рентгеновских лучей В. Рентгеном (1895), электрона Дж. Томсоном (1897), создания электронной теории X. Лоренцем (1892–1909). Развитию электроники способствовало изобретение А. С. Поповым и Г. Маркони радиосвязи. Разработка электровакуумных приборов началась с изобретения лампового диода Дж. Флемингом (1904), трёхэлектродной лампы – триода Л. де Форестом (1906), использования триода для генерирования электрических колебаний А. Мейснером (1913), мощных генераторных ламп для радиопередатчиков дальней радиосвязи и радиовещания М. А. Бонч-Бруевичем (1919—25). Вакуумные фотоэлементы, созданные А. Г. Столетовым (1888—90), П. В. Тимофеевым (1928) и Л. А. Кубецким (1930), обусловили появление звукового кино, послужили основой для разработки передающих телевизионных трубок: видикона (А. А. Чернышёв, 1925 г.), иконоскопа (С. И. Катаев, В. К. Зворыкин, 1931—32 гг.), супериконоскопа (П. В. Тимофеев, П. В. Шмаков, 1933 г.) и др. Использование кристаллических полупроводников в качестве детекторов для радиоприёмных устройств, изобретение кристадина (О. В. Лосев, 1922 г.), транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948 г.) определили становление и развитие полупроводниковой электроники. Разработка методов интеграции большого числа транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов на одной монокристаллической полупроводниковой пластине привела к разработке интегральных микросхем и созданию нового направления электроники – микроэлектроники. Повышение степени интеграции микросхем послужило основой для создания микропроцессоров и однокристальных компьютеров. Их внедрение рассматривается как новый этап промышленной революции. Изобретение в 1955 г. молекулярного генератора (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс) – первого прибора квантовой электроники – привело к появлению лазеров, используемых в самых различных областях науки и техники. Первый лазер был создан в 1960 г. Т. Мейманом на кристалле рубина, а затем были созданы газовые, жидкостные и полупроводниковые лазеры, которые нашли широчайшее применение в современной науке и технике.

Введение. Определение понятия «Электроника»

Минский государственный высший

Авиационный колледж

Дудников И. Л.

АВИАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

ЧАСТЬ 1

кандидат технических наук, доцент

кандидат технических наук, доцент кафедры ТЭРЭО

Одобрено и рекомендовано к изданию научно-методическим советом МГВАК (протокол от 18.01.2010г. № 2)

Учебно-методическое пособие по курсу «Авиационная электроника» предназначено для студентов (курсантов) специальности 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования» (специализация 1-37 04 02-01). В нем содержатся теоретические сведения по элементной базе электроники и схемотехники, список рекомендуемой литературы.

РАЗДЕЛ 1 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ

Введение. Определение понятия «Электроника»

Электроника, это область науки и техники, занимающаяся созданием и практическим использованием различных устройств и приборов, работа которых основана на изменении концентрации и перемещении заряженных частиц (электронов) в вакууме, газе или твердых кристаллических телах.

Электроника, особо тесно связанная с радиотехникой получила название радиоэлектроники (радиосвязь и телевидение).

Радиоэлектроника относиться к числу чрезвычайно быстро развивающихся отраслей науки, техники, народного хозяйства. Сложность электронной аппаратуры каждые 5 лет возрастает в 10 раз. Происходит непрерывная замена одних приборов другими, более совершенными. Раньше возможности электронных ламп казались совершенными, но появились полупроводниковые приборы с еще большими возможностями. То, что было недоступно электронным лампам (высокая механическая прочность, малогабаритность, долговечность) стало доступно полупроводниковым приборам.

Электроника находит все более широкое применение почти во всех областях науки и техники, что обусловлено высокой чувствительностью, быстродействием, универсальностью и небольшими габаритами электронных приборов.

1. Высокая чувствительность электронных устройств обеспечивается с помощью различных усилительных схем. Может быть достигнута чувствительность электронных устройств: по току 10 -17 А, по напряжению
10 -13 В и по мощности 10 -24 Вт.

2. Быстродействие определяется самой природой электрических колебаний. Этот параметр неуклонно повышается в связи с микроминиатюризацией элементов и устройств в целом.

3. Универсальность обусловлена возможностью преобразования всех видов энергии (механической, тепловой, световой, лучистой, звуковой, химической) в электрическую энергию, на изменении и преобразовании которой основано действие всех электронных схем.

Без электроники были бы невозможны применение авиации, космических кораблей и кибернетических устройств, космические и астрономические исследования, автоматизация научных исследований и производственных процессов, компьютерная техника, радиосвязь и телевидение, системы записи и воспроизведения информации и многие другие достижения современной науки и техники.

Электронные устройства широко используются в технике связи (радиовещание, телевидение); в измерительной технике; на транспорте (автомобильный, железнодорожный, водный транспорт); в медицине и биологии (исследовательская, диагностическая, лечебная аппаратура); в промышленности и сельском хозяйстве, т. е. почти во всех областях деятельности человека весьма широко и успешно применяются электронные устройства.

Область электроники, занимающаяся применением в промышленности, на транспорте и сельском хозяйстве различных электронных устройств, позволяющих осуществлять контроль, регулирование и управление производственными процессами называется промышленной электроникой.

Промышленная электроника немыслима вне радиотехники и радиоэлектроники, которые явились для нее исходным началом.

В промышленную электронику входят:

1. Информационная электроника, к которой относятся электронные системы и устройства, связанные с измерением, контролем и управлением промышленными объектами и технологическими процессами.

2. Энергетическая электроника (преобразовательная техника), связанная с преобразованием вида электрического тока для целей электропривода, сварки, электрической тяги, электротермии и т. д.

3. Электронная технология – воздействие на вещество электронными лучами, плазмой.

В основе радиоэлектроники лежит величайшее открытие электромагнитного поля, связанное с именем выдающихся ученых: М. Фарадеем, открывшим закон электромагнитной индукции (1831 г.), Дж. Максвеллом, создавшим теорию электромагнитного поля (1865 г.), Г. Герцем, впервые экспериментально получившим электромагнитные волны (1887 г.).

В зависимости от применяемой элементной базы можно выделить четыре основных поколения развития промышленной электроники и электронных устройств:

I поколение (1904 – 1950 гг.) – основную элементную базу электронных устройств составляли электровакуумные приборы.

II поколение (1950 – начало 60-х годов) – применение в качестве основной элементной базы дискретных полупроводниковых приборов.

III поколение электронных устройств (1960 – 1980 гг.) связано с развитием микроэлектроники. Основой элементной базы электронных устройств стали интегральные микросхемы и микросборки.

IV поколение (с 1980 г. по настоящее время) характеризуется дальнейшей микроминиатюризацией электронных устройств на основе применения БИС и СБИС.

Критерием научно-технического прогресса считается в настоящее время степень использования в различных областях человеческой деятельности электронной аппаратуры, позволяющей резко повысить производительность физического и умственного труда, улучшить технико-экономические показатели производства и комплексно решать такие задачи, которые нельзя разрешить другими средствами.

Элементная база – это отдельные детали или модули, представляющие собой предварительно собранные из отдельных деталей схемы неразъемных соединений. Элементную базу делят на три группы элементов:

– активные (транзисторы, электронные лампы);

– преобразующие (электронно-лучевые трубки);

– пассивные (резисторы, индуктивности, емкости, трансформаторы, дроссели).

149.154.154.61 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Цифровая электроника

Просто о цифровой электронике

На страницах раздела Цифровая электроника рассказывается о базовых принципах, на которых строится одна из самых развитых отраслей электроники.

Здесь Вы узнаете, что такое триггер, регистр, дешифратор, микроконтроллер…, а также познакомитесь с базовыми логическими элементами и не только. Для более наглядного изучения основ цифровой техники приводятся эксперименты с реальными цифровыми микросхемами, которые найдутся в запаснике любого начинающего радиолюбителя.

Цифровая электроника начинается с “0” и “1”. Именно двоичная система исчисления и алгебра логики послужила тем фундаментом, на котором была выстроена цифровая подвижная радиосвязь, компьютеры и компьютерные сети, вычислительные системы и робототехника.

Для начала увлекательного пути в мире цифровой электроники, советуем познакомиться с базовыми логическими элементами.

Элементы цифровой электроники

С чего начинается цифровая электроника? С процессоров? С логических микросхем? С программируемой логики? Нет. Цифровая электроника начинается с двоичной системы исчисления. Это тот фундамент, на котором держится вся цифровая техника. Это статья является вводной частью в мир цифровой электроники.

Основу цифровой электроники составляют базовые логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Как обозначаются на схеме логические элементы? Как они работают? Об этом вы узнаете из статьи «Базовые логические элементы».

Интегральные микросхемы. Начало пути.

Как и в освоении космоса, так и в радиоэлектронике между СССР и странами капиталистического мира шла постоянная гонка. Кто быстрее возьмёт новый рубеж? Как в космосе, так и в электронике мы взяли прекрасный старт, но потом резко затормозили и стали аутсайдерами. Микросхемы ТТЛ это более или менее удачный ответ Западу.

На вакуумных электронных лампах мы уверенно держали марку, на транзисторах споткнулись, а на интегральных схемах полностью потеряли темп. И когда на Западе уже занимались новыми разработками БИС и СБИС, у нас ещё широко применялись микросхемы малой степени интеграции.

Основные сведения о микросхемах серии К155, которые выполнены на базе технологии транзисторно-транзисторной логики, сокращённо называемой ТТЛ или на английский манер TTL.

Микросхемы КМОП выполнены на основе МОП-транзистора. Это придаёт микросхемам КМОП ряд отличительных свойств. Об этом и пойдёт речь в этой статье.

Одним из самых важных элементов в цифровой электронике является триггер. В этой статье вы познакомитесь с самым простым RS-триггером. Поняв устройство и принцип работы простейшего RS-триггера, в дальнейшем не составит особого труда изучить и более сложные триггеры.

Практическая статья о том, как можно собрать простейший RS-триггер на базе микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Одна из схем триггера выполнена на базе логических элементов 2И-НЕ микросхемы К155ЛА3, а вторая на базе микросхемы с двумя D-триггерами КМ555ТМ2.

Что такое JK-триггер? В чём особенность данного типа триггеров? Об этом вы узнаете из этой статьи.

Здесь вы узнаете о ещё одной разновидности триггера. Речь пойдёт о D-триггере. Обозначение и принцип работы D-триггера.

Что такое регистр? Возможно, вы уже слышали этот термин цифровой электроники, но мало себе представляли, какую функцию выполняет регистр в цифровых схемах. Более подробно о назначении, устройстве и применении регистров вы узнаете из предложенной статьи.

Шифраторы и дешифраторы активно применяются в цифровой электронике. Для чего они нужны и как работают? Об этом вы узнаете из предложенной статьи. Показан пример работы дешифратора и светодиодного семисегментного индикатора – «восьмёрки».

Самоделки на логических микросхемах

В статье представлена схема бегущих огней на светодиодах, которая реализована на микросхемах ТТЛ (155 серия). Подробно объясняется работа устройства и назначение микросхем.

Источники:

http://gufo.me/dict/technology_modernenc/%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0
http://studopedia.ru/5_121855_vvedenie-opredelenie-ponyatiya-elektronika.html
http://go-radio.ru/cifrovaya-elektronika.html