Per què els electricistes no sempre són amics de l'electrònica. Part 2. Com estudiar electrònica

La primera part de l'article:Per què els electricistes no sempre són amics de l'electrònica

En primer lloc, precaucions de seguretat

Alguns dispositius electrònics estan aïllats galvànicament de la xarxa d’il·luminació. Per tant, el compliment de les normes de seguretat no serà superflu, però aquest és un tema per a un altre article, i ja hi ha hagut molts articles escrits, els que ho desitgin poden llegir per si mateixos. A més, se suposa que tothom que llegeix aquest article està familiaritzat amb les normes de seguretat.

Base elemental

L’element base és en què consisteixen els circuits electrònics, és a dir, es tracta de peces soldades a plaques de circuit imprès. I tota la base elemental no es pot descriure ni tan sols en un gran llibre gruixut: per exemple, la botiga en línia de components de ràdio “Elitan” ofereix als clients més d’un milió d’articles de productes de més d’un miler de fabricants d’arreu del món.

Gairebé tots els equips electrònics moderns s’uneixen en una base d’elements burgesos, simplement importats. Però, en aquest sentit, no s'hauria de molestar especialment, ja que la documentació de gairebé tots els microcircuits, díodes, transistors, tiristors i altres detalls es pot trobar a la FITXA DE DADES o a les descripcions tècniques russes. Tot i que tots aquests "fulls de dades" estan en anglès, entendre'ls és bastant fàcil.

Els que es dediquen a la reparació d’equips electrònics saben que no sempre és possible trobar un esquema del dispositiu que s’està reparant. En aquest cas, la fitxa de dades del microcircuit ajuda molt: podeu trobar totes les entrades i sortides, estroboscopis i senyals de control i comprendre què fa el microcircuit al dispositiu.

El desenvolupament de la tecnologia electrònica. Llei de Moore

La tecnologia electrònica s'està desenvolupant de forma molt ràpida i dinàmica. Els primers circuits integrats van aparèixer el 1965, i poc després, un dels fundadors d'Intel, Gordon Moore, va obrir una llei que va rebre el seu nom. La llei de Moore afirmava que cada 18 ... 24 mesos el nombre de transistors en microcircuits aproximadament es duplica. Aquesta observació es va realitzar sobre la base de la producció de xips de memòria o simplement memòria. A partir d’això, Gordon Moore va concloure que en un futur proper la potència dels dispositius informàtics augmentarà de forma exponencial. I aquesta llei continua vigent.

El 2006, Intel va llançar un processador que conté mil milions de transistors i recentment va crear un processador Tukwila que conté més de dos mil milions de transistors. Això confirma plenament la validesa de la llei de Moore. La tecnologia electrònica s'està desenvolupant de manera molt més ràpida i dinàmica que totes les altres àrees de ciència i tecnologia. Els científics estimen que si la indústria d’avions es desenvolupés amb una dinàmica tan moderna, un modern Boeing 767 podria volar al voltant del món en només 20 minuts, gastant no més de 20 litres de combustible i, al mateix temps, no costaria més de 500 dòlars.

Tots els transistors esmentats es fabriquen mitjançant nanotecnologia, que ara s’escolta àmpliament. Però fins i tot en aquest disseny continua sent transistors. A continuació es parlarà sobre transistors.

Breu descripció dels transistors

Intentem imaginar un món modern sense transistors. El més probable és que tota la vida s’aturi: els telèfons s’apaguen, els televisors s’apagaran, els cotxes s’aturaran, la calor, l’aigua i l’electricitat desapareixeran a les cases. Al cap i a la fi, el funcionament de tots els dispositius esmentats es controla per tot tipus de circuits electrònics, la base dels quals és un transistor. Quin tipus de dispositiu màgic és aquest transistor?

Transistors bipolars

El primer transistor bipolar va ser inventat el 1947 per científics nord-americans, els físics W. Shockley, D. Bardin i U.Brattain, que aleshores era empleats del laboratori Bell Labs. La data de naixement del transistor s’hauria de considerar el 23 de desembre de 1947, quan es va celebrar la presentació oficial del nou dispositiu.

Com succeeix amb moltes invencions destacades, el transistor no es va fer notar immediatament: només 9 anys després de la data esmentada, els seus creadors van rebre el premi Nobel. Un dels fundadors del transistor, John Bardin, poc després va tornar a rebre el premi Nobel. Aquesta vegada per a la creació de la teoria de la superconductivitat.

Al principi, el nou dispositiu electrònic no portava el seu nom. Per analogia amb una làmpada d’electrons - un trípode, es va anomenar trodi semiconductor o trodi cristal·lí. El nom comú del transistor el va inventar un company dels científics esmentat anteriorment, John Pierce. La paraula estava formada per dues paraules: transferència - transferència i resistència - resistència. De fet, de fet, un senyal de control aplicat a un dels elèctrodes (base) canvia la resistència entre dos altres elèctrodes (col·lector, emissor) del transistor. Si aquests elèctrodes estan connectats al circuit obert de l'alimentació, és possible controlar qualsevol càrrega. Pot ser un altaveu, bobina de relé, bombeta, la següent fase de transistor i molt més.

Ja el 1956, es va crear la primera ràdio transistora portàtil, que permet escoltar música no només a casa, sinó a qualsevol lloc. Quan s'utilitzen tubs de ràdio en receptors, això ni tan sols es podia imaginar.

Invenció de noves tecnologies

Aquesta primera experiència en miniaturització d’equips de ràdio va impulsar a les ments talentoses i curioses a l’acció, i dos anys després de la creació del primer receptor de transistors, els científics nord-americans Jack Kilby i Robert Neuss van fer un gran nou pas en el desenvolupament de la tecnologia de semiconductors. La tecnologia desenvolupada per ells va permetre combinar diversos transistors en un circuit integrat alhora. Aquest invent va introduir Robert Noyce a Gordon Moore, i ja el 1968 van crear Intel Corporation, que va ser el començament de la producció d’ordinadors moderns.

Transistors d'efecte de camp

Cal recordar que molt abans de la invenció d’un transistor bipolar controlat amb corrent bipolar, es va obtenir una patent per a un transistor d’efecte de camp. El principi de funcionament dels transistors amb efecte de camp va ser tractat pel físic austrohongarès Julius Edgar Lilienfeld el 1925, i ja el 1928 va rebre una patent alemanya. I el 1934, el primer transistor d'efecte de camp va ser patentat pel físic alemany Oscar Hale.

La física dels transistors amb efectes de camp és una mica més senzilla que la bipolar, de manera que es van desenvolupar molt abans. El seu treball es basa en l'efecte senzill d'un camp electrostàtic; aquests transistors també es diuen transistors MOS. Malgrat el dispositiu senzill comparat amb un transistor bipolar, els primers transistors MOS van aparèixer només el 1960, tot i que ara aquests transistors formen la base de tota la tecnologia informàtica. Només als anys noranta del segle passat, els transistors d’efecte de camp van començar a dominar bipolar.

Xips analògics i digitals

En el procés de creació de transistors, va resultar que els transistors poden funcionar en modes lineals i claus. El mode lineal permetia amplificar els senyals elèctrics. Però un transistor no pot donar un benefici prou gran, de manera que es van desenvolupar amplificadors operatius (amplificadors op). Van obtenir aquest nom perquè es van utilitzar en ordinadors analògics, on van realitzar operacions matemàtiques.

Ara els equips analògics ja no hi són, però els amplificadors operatius s’han mantingut i s’utilitzen amb èxit en diversos dispositius electrònics. Hi ha esquemes típics d’encendre un amplificador op, per tant, els paràmetres de les cascades fetes en un amplificador op són molt repetibles. Per exemple, el guany en cascada només està determinat per resistències externes i es pot configurar amb molta precisió.

Per tant, si decidiu començar a estudiar els fonaments bàsics de l’electrònica, l’ús d’amplificadors opcionals pot simplificar molt aquesta tasca. Als amplificadors operatius, se n'ha escrit molt als llibres, així com als articles d'Internet, hi ha molts dissenys diferents.

Operació clau del transistor utilitzats en circuits digitals, també s’anomenen lògics, perquè realitzen operacions o operacions lògiques Àlgebra booleana. Una vegada, va ser creat en aquests microcircuits que es van crear ordinadors. Aquestes màquines eren molt voluminoses, lentes; el consum d'energia és senzill. Aquests ordinadors són cosa del passat, i els amateurs de ràdio creen en circuits digitals tot tipus de dispositius relativament senzills. Són aquests microcircuits que es poden recomanar per a l'estudi independent de l'electrònica, per a la realització dels primers experiments.

Conclusió

I ara per resumir-ho, recorda el títol de l'article: "Per què els electricistes no sempre són amics de l'electrònica". Si no es té en compte la simple mandra, la raó de l’hostilitat a l’electrònica pot ser la por elemental a no entendre alguna cosa o a malmetre alguna cosa.

Aquest article està escrit només per vèncer aquesta por, guanyar fe en les pròpies fortaleses i obligar-lo a provar-se amb una nova qualitat. L’electrònica és contagiosa, en el bon sentit de la paraula. Primer, dominarem els transistors, passarem a la lògica digital i no queda gaire lluny dels microcontroladors. Així doncs, companys electricistes, sigues valent, no tinguis por de l’electrònica, fes amistat amb ella!

Boris Aladyshkin