Электроника — это… Что такое Электроника?

Различные электронные компоненты

Электро́ника (от греч. Ηλεκτρόνιο — электрон) — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации.^[1]

История

Возникновению электроники предшествовало изобретение радио. Поскольку радиопередатчики сразу же нашли применение (в первую очередь на кораблях и в военном деле), для них потребовалась элементная база, созданием и изучением которой и занялась электроника. Элементная база первого поколения была основана на электронных лампах. Соответственно получила развитие вакуумная электроника. Её развитию способствовало также изобретение телевидения и радаров, которые нашли широкое применение во время Второй мировой войны.

Но электронные лампы обладали существенными недостатками. Это прежде всего большие размеры и высокая потребляемая мощность (что было критичным для переносных устройств). Поэтому начала развиваться твердотельная электроника, а в качестве элементной базы стали применять диоды и транзисторы.

Дальнейшее развитие электроники связано с появлением компьютеров. Компьютеры, основанные на транзисторах, отличались большими размерами и потребляемой мощностью, а также низкой надежностью (из-за большого количества деталей). Для решения этих проблем начали применяться микросборки, а затем и микросхемы. Число элементов микросхем постепенно увеличивалось, стали появляться микропроцессоры. В настоящее время развитию электроники способствует также появление сотовой связи, а также различных беспроводных устройств, навигаторов, коммуникаторов, планшетов и т. п.

Основными вехами в развитии электроники можно считать:

• изобретения А. С. Поповым радио (7 мая 1895 года), и начало использования радиоприёмников,
• изобретение Ли де Форестом лампового триода, первого усилительного элемента,
• использование Лосевым полупроводникового элемента для усиления и генерации электрических сигналов,
• развитие твёрдотельной электроники,
• использование проводниковых и полупроводниковых элементов (работы Иоффе, Шотки),
• изобретение в 1947 году транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн),
• создание интегральной микросхемы и последующее развитие микроэлектроники, основной области современной электроники.

Области электроники

Можно различать следующие области электроники:

• физика (микромира, полупроводников, электромагнтитых волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
• бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны.(Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита,.. и др.).
• Энергетика выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электро приборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления,Линия Электропередачи.
• Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
  • оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
  • звуко-видео-техника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
  • цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцесорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транстпорта, и другие бытовые и промышленные устройства.

Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическую цепь.

Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.

Твердотельная электроника

История твердотельной электроники

Термин Твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твердом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX столетия этот термин потерял свое значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.

Миниатюризация устройств

С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.

Технология получения элементов

Активные и пассивные элементы в твердотельной электронике создаются на однородном сверхчистом кристалле полупроводника, чаще всего кремния, методом инжекции или напыления новых слоев в определенных координатах тела кристалла атомов иных химических элементов, молекул более сложных, в том числе и органических веществ. Инжекция меняет свойства полупроводника в месте инжекции (легирования) меняя его проводимость на обратную, создавая таким образом диод или транзистор или пассивный элемент: резистор, проводник, конденсатор или катушку индуктивности, изолятор, теплоотводящий элемент и другие структуры. В последние годы широко распространилась технология производства источников света на кристалле. Огромное количество открытий и разработанных технологий использования твердотельных технологий еще лежат в сейфах патентообладателей и ждут. Технология получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров стали называть нанотехнология, а раздел электроники — микроэлектроника.

В семидесятые годы, XX столетия в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI столетии производство и эволюция аналоговой электроники практически была остановлена. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от нее, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах. Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.

В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника еще способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией. Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/»дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.

Основные твердотельные активные приборы, используемые в электронных устройствах:

• Диод проводник с односторонней проводимостью от анода к катоду используется для выпрямления переменного тока;
• Диод прибор с относительно стабильным пороговыми напряжениями анод-катод — стабилизатор напряжения, ограничитель напряжения;
• Диод прибор с нелинейной зависимостью ток-напряжение как усилитель или генератор СВЧ электрических сигналов: туннельный диод, лавинно-пролетный диод, диод Ганна, диод Шотки;
• Биполярные транзисторы — транзисторы с двумя физическими p-n-переходами, ток Коллектор-Эмиттер которого управляется током База-Эмиттер;
• Полевой транзистор — транзистор, ток Исток-Сток которого управляется Напряжением на p-n- или n-p-переходе Затвор-Сток или потенциала на нем в транзисторах без физического перехода — с затвором, гальванически изолированным от канала Сток-Исток;
• Диоды с управляемой проводимостью динисторы и тиристоры, используемые как переключатели, светодиоды и фотодиоды используемые как преобразователи э/м излучения в электрические сигналы или электрическую энергию или обратно;
• Интегральная микросхема — комбинация активных и пассивных твердотельных

элементов на одном или нескольких кристаллах в одном корпусе, используемые как модуль, электронная схема в аналоговой и цифровой микроэлектронике.

Примеры использования твердотельных приборов в электронике:

• Умножитель напряжения на выпрямительном диоде;
• Умножитель частоты на нелинейном диоде;
• Эмиттерный повторитель (напряжения)на биполярном транзисторе;
• Коллекторный усилитель (мощности) на биполярном транзисторе;
• Эмулятор индуктивности на интегральных микросхемах, конденсаторах и резисторах;
• Преобразователь входного сопротивления на полевом или биполярном транзисторе, на интегральной микросхеме операционного усилителя в аналоговой и цифровой микроэлектронике;
• Генератор электрических сигналов на полевом диоде, диоде Шотки, транзисторе или интегральной микросхеме в генераторах сигналов переменного тока;
• Выпрямитель напряжения на выпрямительном диоде в цепях переменного электрического тока в разнообразных устройствах;
• Источник стабильного напряжения на стабилитроне в стабилизаторах напряжения;
• Источник стабильного напряжения на выпрямительном диоде в схемах смещения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора;
• Светоизлучающий элемент в осветительном приборе на светодиоде;
• Светоизлучающий элемент в оптоэлектронике на светодиоде;
• Светоприемный элемент в оптоэлектронике на фотодиоде;
• Светоприемный элемент в солярных панелях солярных электростанций;
• Усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, на интегральной микросхеме Усилитель мощности в выходных каскадах усилителй мощности сигналов, переменного и постоянного тока;
• Логический элемент на транзисторе, диодах или на интегральной микросхеме цифровой электроники;
• Ячейка памяти на одном или нескольких транзисторах в микросхемах памяти;
• Усилитель высоких частот на диоде;
• Процессор цифровых сигналов на интегральной микросхеме цифрового микропроцессора;
• Процессор аналоговых сигналов на тразисторах, интегральной микросхеме аналогового микропроцессора или на операционных усилителях;
• Периферийные устройства компьютера на интегральных микросхемах или транзисторах;
• Входной каскад операционного или дифференциального усилителя на транзисторе;
• Электронный ключ в схемах коммутации сигналов на полевом транзисторе с изолированным затвором;
• Электронный ключ в схемах с памятью на диоде Шотки;

Надёжность электронных устройств

Надёжность электронных устройств складывается из надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства складывается из надёжности элементов, надёжности соединений, надёжности схемы и др. Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с разным наклоном. На первом участке число отказов уменьшается, на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка, на третьем участке число отказов постоянно растёт до полной непригодности эксплуатации устройства.

См. также

Примечания

Литература

Электронные компоненты

 

Электроника — это… Что такое Электроника?

Различные электронные компоненты

Электро́ника (от греч. Ηλεκτρόνιο — электрон) — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации.^[1]

История

Возникновению электроники предшествовало изобретение радио. Поскольку радиопередатчики сразу же нашли применение (в первую очередь на кораблях и в военном деле), для них потребовалась элементная база, созданием и изучением которой и занялась электроника. Элементная база первого поколения была основана на электронных лампах. Соответственно получила развитие вакуумная электроника. Её развитию способствовало также изобретение телевидения и радаров, которые нашли широкое применение во время Второй мировой войны.

Но электронные лампы обладали существенными недостатками. Это прежде всего большие размеры и высокая потребляемая мощность (что было критичным для переносных устройств). Поэтому начала развиваться твердотельная электроника, а в качестве элементной базы стали применять диоды и транзисторы.

Дальнейшее развитие электроники связано с появлением компьютеров. Компьютеры, основанные на транзисторах, отличались большими размерами и потребляемой мощностью, а также низкой надежностью (из-за большого количества деталей). Для решения этих проблем начали применяться микросборки, а затем и микросхемы. Число элементов микросхем постепенно увеличивалось, стали появляться микропроцессоры. В настоящее время развитию электроники способствует также появление сотовой связи, а также различных беспроводных устройств, навигаторов, коммуникаторов, планшетов и т. п.

Основными вехами в развитии электроники можно считать:

• изобретения А. С. Поповым радио (7 мая 1895 года), и начало использования радиоприёмников,
• изобретение Ли де Форестом лампового триода, первого усилительного элемента,
• использование Лосевым полупроводникового элемента для усиления и генерации электрических сигналов,
• развитие твёрдотельной электроники,
• использование проводниковых и полупроводниковых элементов (работы Иоффе, Шотки),
• изобретение в 1947 году транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн),
• создание интегральной микросхемы и последующее развитие микроэлектроники, основной области современной электроники.

Области электроники

Можно различать следующие области электроники:

• физика (микромира, полупроводников, электромагнтитых волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
• бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны.(Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита,.. и др.).
• Энергетика выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электро приборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления,Линия Электропередачи.
• Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
  • оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
  • звуко-видео-техника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
  • цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцесорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транстпорта, и другие бытовые и промышленные устройства.

Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическую цепь.

Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.

Твердотельная электроника

История твердотельной электроники

Термин Твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твердом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX столетия этот термин потерял свое значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.

Миниатюризация устройств

С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.

Технология получения элементов

Активные и пассивные элементы в твердотельной электронике создаются на однородном сверхчистом кристалле полупроводника, чаще всего кремния, методом инжекции или напыления новых слоев в определенных координатах тела кристалла атомов иных химических элементов, молекул более сложных, в том числе и органических веществ. Инжекция меняет свойства полупроводника в месте инжекции (легирования) меняя его проводимость на обратную, создавая таким образом диод или транзистор или пассивный элемент: резистор, проводник, конденсатор или катушку индуктивности, изолятор, теплоотводящий элемент и другие структуры. В последние годы широко распространилась технология производства источников света на кристалле. Огромное количество открытий и разработанных технологий использования твердотельных технологий еще лежат в сейфах патентообладателей и ждут. Технология получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров стали называть нанотехнология, а раздел электроники — микроэлектроника.

В семидесятые годы, XX столетия в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI столетии производство и эволюция аналоговой электроники практически была остановлена. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от нее, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах. Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.

В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника еще способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией. Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/»дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.

Основные твердотельные активные приборы, используемые в электронных устройствах:

• Диод проводник с односторонней проводимостью от анода к катоду используется для выпрямления переменного тока;
• Диод прибор с относительно стабильным пороговыми напряжениями анод-катод — стабилизатор напряжения, ограничитель напряжения;
• Диод прибор с нелинейной зависимостью ток-напряжение как усилитель или генератор СВЧ электрических сигналов: туннельный диод, лавинно-пролетный диод, диод Ганна, диод Шотки;
• Биполярные транзисторы — транзисторы с двумя физическими p-n-переходами, ток Коллектор-Эмиттер которого управляется током База-Эмиттер;
• Полевой транзистор — транзистор, ток Исток-Сток которого управляется Напряжением на p-n- или n-p-переходе Затвор-Сток или потенциала на нем в транзисторах без физического перехода — с затвором, гальванически изолированным от канала Сток-Исток;
• Диоды с управляемой проводимостью динисторы и тиристоры, используемые как переключатели, светодиоды и фотодиоды используемые как преобразователи э/м излучения в электрические сигналы или электрическую энергию или обратно;
• Интегральная микросхема — комбинация активных и пассивных твердотельных

элементов на одном или нескольких кристаллах в одном корпусе, используемые как модуль, электронная схема в аналоговой и цифровой микроэлектронике.

Примеры использования твердотельных приборов в электронике:

• Умножитель напряжения на выпрямительном диоде;
• Умножитель частоты на нелинейном диоде;
• Эмиттерный повторитель (напряжения)на биполярном транзисторе;
• Коллекторный усилитель (мощности) на биполярном транзисторе;
• Эмулятор индуктивности на интегральных микросхемах, конденсаторах и резисторах;
• Преобразователь входного сопротивления на полевом или биполярном транзисторе, на интегральной микросхеме операционного усилителя в аналоговой и цифровой микроэлектронике;
• Генератор электрических сигналов на полевом диоде, диоде Шотки, транзисторе или интегральной микросхеме в генераторах сигналов переменного тока;
• Выпрямитель напряжения на выпрямительном диоде в цепях переменного электрического тока в разнообразных устройствах;
• Источник стабильного напряжения на стабилитроне в стабилизаторах напряжения;
• Источник стабильного напряжения на выпрямительном диоде в схемах смещения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора;
• Светоизлучающий элемент в осветительном приборе на светодиоде;
• Светоизлучающий элемент в оптоэлектронике на светодиоде;
• Светоприемный элемент в оптоэлектронике на фотодиоде;
• Светоприемный элемент в солярных панелях солярных электростанций;
• Усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, на интегральной микросхеме Усилитель мощности в выходных каскадах усилителй мощности сигналов, переменного и постоянного тока;
• Логический элемент на транзисторе, диодах или на интегральной микросхеме цифровой электроники;
• Ячейка памяти на одном или нескольких транзисторах в микросхемах памяти;
• Усилитель высоких частот на диоде;
• Процессор цифровых сигналов на интегральной микросхеме цифрового микропроцессора;
• Процессор аналоговых сигналов на тразисторах, интегральной микросхеме аналогового микропроцессора или на операционных усилителях;
• Периферийные устройства компьютера на интегральных микросхемах или транзисторах;
• Входной каскад операционного или дифференциального усилителя на транзисторе;
• Электронный ключ в схемах коммутации сигналов на полевом транзисторе с изолированным затвором;
• Электронный ключ в схемах с памятью на диоде Шотки;

Надёжность электронных устройств

Надёжность электронных устройств складывается из надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства складывается из надёжности элементов, надёжности соединений, надёжности схемы и др. Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с разным наклоном. На первом участке число отказов уменьшается, на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка, на третьем участке число отказов постоянно растёт до полной непригодности эксплуатации устройства.

См. также

Примечания

Литература

Электронные компоненты

 

Электроника — это… Что такое Электроника?

Различные электронные компоненты

Электро́ника (от греч. Ηλεκτρόνιο — электрон) — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации.^[1]

История

Возникновению электроники предшествовало изобретение радио. Поскольку радиопередатчики сразу же нашли применение (в первую очередь на кораблях и в военном деле), для них потребовалась элементная база, созданием и изучением которой и занялась электроника. Элементная база первого поколения была основана на электронных лампах. Соответственно получила развитие вакуумная электроника. Её развитию способствовало также изобретение телевидения и радаров, которые нашли широкое применение во время Второй мировой войны.

Но электронные лампы обладали существенными недостатками. Это прежде всего большие размеры и высокая потребляемая мощность (что было критичным для переносных устройств). Поэтому начала развиваться твердотельная электроника, а в качестве элементной базы стали применять диоды и транзисторы.

Дальнейшее развитие электроники связано с появлением компьютеров. Компьютеры, основанные на транзисторах, отличались большими размерами и потребляемой мощностью, а также низкой надежностью (из-за большого количества деталей). Для решения этих проблем начали применяться микросборки, а затем и микросхемы. Число элементов микросхем постепенно увеличивалось, стали появляться микропроцессоры. В настоящее время развитию электроники способствует также появление сотовой связи, а также различных беспроводных устройств, навигаторов, коммуникаторов, планшетов и т. п.

Основными вехами в развитии электроники можно считать:

• изобретения А. С. Поповым радио (7 мая 1895 года), и начало использования радиоприёмников,
• изобретение Ли де Форестом лампового триода, первого усилительного элемента,
• использование Лосевым полупроводникового элемента для усиления и генерации электрических сигналов,
• развитие твёрдотельной электроники,
• использование проводниковых и полупроводниковых элементов (работы Иоффе, Шотки),
• изобретение в 1947 году транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн),
• создание интегральной микросхемы и последующее развитие микроэлектроники, основной области современной электроники.

Области электроники

Можно различать следующие области электроники:

• физика (микромира, полупроводников, электромагнтитых волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
• бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны.(Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита,.. и др.).
• Энергетика выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электро приборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления,Линия Электропередачи.
• Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
  • оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
  • звуко-видео-техника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
  • цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцесорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транстпорта, и другие бытовые и промышленные устройства.

Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическую цепь.

Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.

Твердотельная электроника

История твердотельной электроники

Термин Твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твердом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX столетия этот термин потерял свое значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.

Миниатюризация устройств

С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.

Технология получения элементов

Активные и пассивные элементы в твердотельной электронике создаются на однородном сверхчистом кристалле полупроводника, чаще всего кремния, методом инжекции или напыления новых слоев в определенных координатах тела кристалла атомов иных химических элементов, молекул более сложных, в том числе и органических веществ. Инжекция меняет свойства полупроводника в месте инжекции (легирования) меняя его проводимость на обратную, создавая таким образом диод или транзистор или пассивный элемент: резистор, проводник, конденсатор или катушку индуктивности, изолятор, теплоотводящий элемент и другие структуры. В последние годы широко распространилась технология производства источников света на кристалле. Огромное количество открытий и разработанных технологий использования твердотельных технологий еще лежат в сейфах патентообладателей и ждут. Технология получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров стали называть нанотехнология, а раздел электроники — микроэлектроника.

В семидесятые годы, XX столетия в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI столетии производство и эволюция аналоговой электроники практически была остановлена. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от нее, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах. Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.

В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника еще способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией. Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/»дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.

Основные твердотельные активные приборы, используемые в электронных устройствах:

• Диод проводник с односторонней проводимостью от анода к катоду используется для выпрямления переменного тока;
• Диод прибор с относительно стабильным пороговыми напряжениями анод-катод — стабилизатор напряжения, ограничитель напряжения;
• Диод прибор с нелинейной зависимостью ток-напряжение как усилитель или генератор СВЧ электрических сигналов: туннельный диод, лавинно-пролетный диод, диод Ганна, диод Шотки;
• Биполярные транзисторы — транзисторы с двумя физическими p-n-переходами, ток Коллектор-Эмиттер которого управляется током База-Эмиттер;
• Полевой транзистор — транзистор, ток Исток-Сток которого управляется Напряжением на p-n- или n-p-переходе Затвор-Сток или потенциала на нем в транзисторах без физического перехода — с затвором, гальванически изолированным от канала Сток-Исток;
• Диоды с управляемой проводимостью динисторы и тиристоры, используемые как переключатели, светодиоды и фотодиоды используемые как преобразователи э/м излучения в электрические сигналы или электрическую энергию или обратно;
• Интегральная микросхема — комбинация активных и пассивных твердотельных

элементов на одном или нескольких кристаллах в одном корпусе, используемые как модуль, электронная схема в аналоговой и цифровой микроэлектронике.

Примеры использования твердотельных приборов в электронике:

• Умножитель напряжения на выпрямительном диоде;
• Умножитель частоты на нелинейном диоде;
• Эмиттерный повторитель (напряжения)на биполярном транзисторе;
• Коллекторный усилитель (мощности) на биполярном транзисторе;
• Эмулятор индуктивности на интегральных микросхемах, конденсаторах и резисторах;
• Преобразователь входного сопротивления на полевом или биполярном транзисторе, на интегральной микросхеме операционного усилителя в аналоговой и цифровой микроэлектронике;
• Генератор электрических сигналов на полевом диоде, диоде Шотки, транзисторе или интегральной микросхеме в генераторах сигналов переменного тока;
• Выпрямитель напряжения на выпрямительном диоде в цепях переменного электрического тока в разнообразных устройствах;
• Источник стабильного напряжения на стабилитроне в стабилизаторах напряжения;
• Источник стабильного напряжения на выпрямительном диоде в схемах смещения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора;
• Светоизлучающий элемент в осветительном приборе на светодиоде;
• Светоизлучающий элемент в оптоэлектронике на светодиоде;
• Светоприемный элемент в оптоэлектронике на фотодиоде;
• Светоприемный элемент в солярных панелях солярных электростанций;
• Усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, на интегральной микросхеме Усилитель мощности в выходных каскадах усилителй мощности сигналов, переменного и постоянного тока;
• Логический элемент на транзисторе, диодах или на интегральной микросхеме цифровой электроники;
• Ячейка памяти на одном или нескольких транзисторах в микросхемах памяти;
• Усилитель высоких частот на диоде;
• Процессор цифровых сигналов на интегральной микросхеме цифрового микропроцессора;
• Процессор аналоговых сигналов на тразисторах, интегральной микросхеме аналогового микропроцессора или на операционных усилителях;
• Периферийные устройства компьютера на интегральных микросхемах или транзисторах;
• Входной каскад операционного или дифференциального усилителя на транзисторе;
• Электронный ключ в схемах коммутации сигналов на полевом транзисторе с изолированным затвором;
• Электронный ключ в схемах с памятью на диоде Шотки;

Надёжность электронных устройств

Надёжность электронных устройств складывается из надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства складывается из надёжности элементов, надёжности соединений, надёжности схемы и др. Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с разным наклоном. На первом участке число отказов уменьшается, на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка, на третьем участке число отказов постоянно растёт до полной непригодности эксплуатации устройства.

См. также

Примечания

Литература

Электронные компоненты

 

Электроника (наука) — это… Что такое Электроника (наука)?

Электроника МС 0511 — Тип Учебный компьютер Выпущен 1987 Выпускался по …   Википедия

ЭЛЕКТРОНИКА — ЭЛЕКТРОНИКА, наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в основном для передачи, хранения …   Современная энциклопедия

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… …   Большой Энциклопедический словарь

Электроника — ЭЛЕКТРОНИКА, наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в основном для передачи, хранения …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

Электроника (значения) — Электроника: В Викисловаре есть статья «электроника» Электроника  наука о взаимодействии …   Википедия

НАУКА — особый вид познавательной деятельности, направленный на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о мире. Взаимодействует с др. видами познавательной деятельности: обыденным, художественным, религиозным, мифологическим …   Философская энциклопедия

Электроника —         наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки… …   Большая советская энциклопедия

ЭЛЕКТРОНИКА — ЭЛЕКТРОНИКА, и, ж. Наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

ЭЛЕКТРОНИКА — наука о взаимодействии заряж. частиц (электронов, ионов) с электромагн. полями и методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в осн. для передачи, обработки и хранения информации.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

ЭЛЕКТРОНИКА — наука о взаимодействии заряж. частиц (электронов, ионов) с эл. магн. полями и о методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в осн. для передачи, обработки и хранения информации.… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Теоретические основы электроники

Электроника – наука, изучающая взаимодействие с электромагнитными полями заряженных частиц, а также разрабатывающая методы разработки электронных устройств и приборов. Электроника вносит в жизнь людей изменения более существенные, нежели какая-либо другая техническая отрасль. Радиоприемники, аудио-видео техника, телевизоры, компьютеры – вся эта электронная техника увидела свет за счет развития электроники.

Электронные устройства и различные приборы, создаваемые на основе электроники, широко применяются в измерительной и вычислительной технике, в системах автоматики и связи, во множестве других полезных устройств.

Электроника – это отрасль современной науки и техники, которая сегодня развивается особенно бурно. Она помогает изучать физическую природу и активизировать практическое использование разнообразных электронных устройств и приборов. Успех электроники в значительной мере стимулировало развитие радиотехники.

Сегодня радиоэлектроника является системным комплексом, в который объединены сферы науки и техники, сопряженные с необходимостью выработки инновационных решений проблем приема/передачи и преобразования информации посредством электромагнитных волн и колебаний в оптическом и радиодиапазоне частот.

Основными компонентами радиотехнических устройств являются электронные приборы, определяющие важнейшие параметры и характеристики работы радиоаппаратуры.

В то же время в процессе поиска оптимальных решений многих проблем радиотехники были разработаны новые и усовершенствованы действующие электронные приборы, которые широко используются в таких сферах, как телевидение и радиосвязь, звукозапись и звуковоспроизведение, радионавигация и радиолокация, радиоизмерения и множестве других областей радиотехники.

Нынешний этап в развитии электронной техники характеризует все более активное проникновение электроники во все области деятельности человечества.

Инновации в сфере электроники обуславливают успехи в решении сложнейших научно–прикладных технических задач, повышении эффективности научных разработок, создании принципиально новых видов оборудования, машин и систем управления, получении имеющих уникальные свойства материалов, совершенствовании процесса получения и обработки информационных данных. Охватывая широчайший круг проблем научно–технического и производственного характера, электроника базируется на достижениях во множестве областей знаний.

При этом электроника, во-первых, осуществляет постановку задач перед другими сферами науками и производства, обуславливая их дальнейшее поступательное развитие, а во-вторых, обеспечивает их множеством качественно новых технических средств и методов исследования.

Сегодня практически в каждой квартире или доме можно видеть различную компьютерную и электронно-вычислительную технику.

Наша повседневная жизнь становится намного более насыщенной и динамичной именно благодаря электронике, развитие и применение которой открывает невиданные перспективы в реализации поставленных целей.

Сейчас уже никого не удивить СВЧ-печью, мощным пылесосом, реагирующими на голос приборами освещения, сигнализации и оповещения, широкоэкранными LCD и плазменными телевизионными панелями, многофункциональной бытовой техникой, объединяющей в себе множество устройств самого различного назначения.

Все эти достижения в сфере электроники – достояние человечества, которое использует их с пользой для себя и планеты.

Разработка и применение инновационных технологий позволили людям достичь принципиально новых рубежей в развитии научно-технического прогресса. Электроника – залог процветания, как в настоящее время, так и в будущем. Пройдет совсем немного времени, и на службу обществу придут такие новинки электронной техники, как вычислительные устройства нового поколения, «умная» мультимедийная техника, электромобили и многое другое.

Значение, Синонимы, Определение, Предложения . Что такое электроника

Сто лет назад многие отрасли, в которых мы сейчас заняты: здравоохранение и медицина, финансы и страхование, электроника и компьютерные технологии, были слаборазвитыми или ещё не существовали.

Предполагается, что в ближайшие 20 лет на половине рабочих мест людей заменят роботы и электроника.

После множества испытаний, неудач и новых попыток мы изобрели гибкий электронный пластырь, который изготавливается по той же технологии, что и компьютерные чипы, только электроника находится не на полупроводниковой пластине, а на гибком материале, который взаимодействует с телом.

Кроме того, врачи и медсёстры, с которыми мы говорили, рекомендовали убедиться, что электроника совместима с обычным медицинским клеем, который используют в больницах.

Компьютеры, интернет, мобильные телефоны и прочая электроника делают нашу жизнь легче и продуктивнее.

Как не было бы и трёхмесячного срока, за который электроника устаревает. Изобилие? Безусловно, нет.

В моем отчете говорится, что наши главные интересы — это энергия и электроника.

Это машина КБ Сухого, являющаяся потомком Су-27. Т-50 это многоцелевой истребитель, бортовая электроника у которого может соперничать с F-22.

Японские компании за рубежом остаются прибыльными, и Япония по-прежнему является мировым лидером в высокотехнологичных нишах, таких как электроника или углеродные волокна.

Можно видеть, что оно было создано в виде цельного куска, и электроника была внедрена позже.

Эмодзи, миниатюрная электроника. Утопия для легкомысленных подростков.

Электроника советского зонда Венера давно сожжена, и он понемногу распадается на части на поверхности Венеры.

крупная международная компания ищет, через итальянского поверенного, квалифицированного инженера-электроника.

Электроника должна быть в холоде так что будет немного прохладно, Окей?

Компьютерная электроника может сымитировать его.

Наша цель — торговля, авиалинии, электроника, строительство, автомобилестроение Шинхвы!

Потребительская электроника, протезы нового поколения, военные автоматизированные системы.

Нам нужны были глыбы в стальной обшивке и небольшие направляющие ракеты, а также прочая электроника для успешного швыряния камнями.

Электроника, нефть, автомобили, транспортировка и телекоммуникации.

В наши дни, автомобильная электроника используется что бы сделать машины более экономичными, более экологичными, более безопасными.

Электроника пропадала каким средствам никакую gagues и никакую посадку устройства.

Мне нужны все ваши телефоны, брелки сигнализации и прочая электроника.

В доме, кроме моего мобильного, есть городской телефон, и сейчас я попрошу у брата его телефон, чтобы вся электроника была у меня на виду.

Вы можете заметить что электроника делает всё просто отлично, аккуратно удерживая Ваши вещи, но Вы также можете заметить, что, эм… провал!

Компьютерные программы, бланки разных фирм, электроника?

Да, канализация, электроника, Камера видеонаблюдения.

Вроде как электроника, но столетней давности.

Электроника это хорошо. Мне нравится музыка Human League.

Электроника это хорошо. Мне нравится музыка Human League.

Электроника, налево.

Я модифицирую жучок, он через сутки выдаст скачок напряжения, от которого сгорит электроника.

Если этот вирус долбанет в полную силу, накроется вся электроника — светофоры, компьютеры.

Как не было бы и трёхмесячного срока, за который электроника устаревает.

Традиционная электроника зашла в тупик, и дальнейшее развитие электронных устройств потребовало сокращения количества их компонентов.

Электроника или программное обеспечение, управляющее электроникой, затем последовательно включает приемники и управляет источниками для пикселей каждого приемника.

Он поделился этой идеей с лесом Соломоном, редактором журнала Популярная электроника, который также был разочарован перфолентами.

Это Агробизнес, одежда и текстиль, Электроника, офисная мебель, переработка отходов и Сфера услуг.

Как и Ким, у них также есть набор суперзлодеев, с которыми они регулярно сражаются, таких как заклятые враги, Авиариус, Маттер и электроника.

Современная электроника изобилует самыми разнообразными тяжелыми металлами и редкоземельными металлами, а также высокотоксичными синтетическими химикатами.

Это означает, что обычная электроника считывания на чипе может параллельно обновлять весь ряд памяти, значительно ускоряя процесс обновления.

Многие потребительские товары, такие как автомобили и бытовая электроника, используют теорию надежности в дизайне продукта, чтобы уменьшить вероятность отказа.

В настоящее время специализированные аппаратные/микропрограммные решения шифрования могут выполнять 256-битное полное шифрование AES быстрее, чем электроника накопителя может записывать данные.

Он был заменен ветераном Sony Электроника Мартин Homlish.

Электроника-это подполье в рамках более широкого академического предмета электротехника.

В некоторых университетах можно получить академическую степень по специальности электроника, в то время как в других университетах в качестве предмета используется электротехника.

Тайная продажа нелегальных голубых коробок прошла успешно и, возможно, посеяла семена в сознании Джобса, что электроника может быть и забавной, и прибыльной.

Вакуумно-ламповая электроника, используемая в телевизорах до 1960-х годов, приводила к различным техническим проблемам.

В то время как некоторые предметы никогда не устаревают, такие как молотки и ручные пилы, электроника и компьютерные предметы быстро устаревают и становятся непригодными для продажи.

Коаксиальный разъем питания-это электрический разъем, используемый для подключения устройств сверхнизкого напряжения, таких как бытовая электроника, к внешнему электричеству.

Цифровая электроника лежит в основе компьютеров, но в нашем мире существует множество прямых применений цифровой электроники.

По мере того как цифровая электроника прогрессировала и падала в цене, электронные таймеры стали более выгодными.

В системах малого форм-фактора и ноутбуках могут отсутствовать разъемы RS-232 для экономии места, но электроника все еще присутствует.

Он используется для инструментов, которые не переносят тепла, влаги или абразивных химических веществ, таких как электроника, оптическое оборудование, бумага, резина и пластмассы.

Для некоторых применений, таких как терморегулирование спутника или исследовательского воздушного шара, электроника будет переохлаждаться при низких мощностях или при низких температурах стока.

Электроника, использованная на альбоме, была предоставлена E. M. S. London, позже местом записи двух треков на третьем альбоме Curved Air, Phantasmagoria.

Бытовая электроника, одежда, автомобили и бытовая техника-это высококачественные товары, которые японская промышленность поставляла в большом количестве.

Слюдяные диэлектрические конденсаторы были изобретены в 1909 году Уильям Электроника.

Электроника состояла из 9В батареи, питающей печатную плату меньшего размера, чем у художников, но все же значительного размера, доступного из задней крышки.

Обычная электроника традиционно изготавливалась из сыпучих материалов.

Молекулярная электроника работает в квантовой области расстояний менее 100 нанометров.

Супрамолекулярная электроника-это новая область, включающая электронику на супрамолекулярном уровне.

Поддельные потребительские товары, такие как электроника, музыка, одежда и поддельные лекарства, продавались как законные.

Конденсат может также повредить другие предметы, такие как электроника, и может ускорить разложение химических веществ, таких как витаминные таблетки.

Хотя бытовая электроника, такая как радио, была популярна с 1920-х годов, утилизация была почти неслыханной до начала 1990-х годов.

Walmart является крупнейшим импортером в США во многих категориях, таких как электроника и быстро движущиеся потребительские товары.

Чувствительная электроника, такая как коробка сердечника марсохода, включая компьютер, герметизирована и вентилируется через высокоэффективные фильтры, чтобы держать любые микробы внутри.

Этот вид настройки также актуален в других областях, таких как бытовая электроника и розничная торговля.

Первый в Советском Союзе карманный калькулятор Электроника Б3-04 был разработан в конце 1973 года и продан в начале 1974 года.

Первый советский карманный программируемый калькулятор на батарейках Электроника Б3-21 был разработан в конце 1976 года и выпущен в начале 1977 года.

Истории фейри отличается более электронном стиле, сочетая в себе такие жанры, как электроника, фанк и dubtronica.

Другие результаты

Электроника опасается разоблачений – Газета Коммерсантъ № 131 (6369) от 26.07.2018

Производители электроники присоединились к критике предложенного ФСБ определения шпионских средств, за незаконный оборот которых предусмотрена уголовная ответственность. Они предлагают уточнить законопроект, распространив его только на намеренно замаскированные производителем устройства для записи информации. Но и такая формулировка на практике может оказаться слишком расплывчатой, предупреждают юристы.

Ассоциация торговых компаний и товаропроизводителей электробытовой и компьютерной техники (РАТЭК), среди членов которой — Canon, Dell, Intel, IBM, LG, Nikon, «Эльдорадо», «М.Видео» и другие компании, 16 июля направила письмо (копия есть у “Ъ”) в научно-техническую службу ФСБ с предложением изменить предложенное в законопроекте службы определение шпионских средств.

Проект ФСБ, определяющий, что можно считать «специальными техническими средствами для негласного получения информации», появился в начале июля. О необходимости законодательно закрепить такое определение заговорили еще в 2017 году после возбуждения уголовного дела на курганского фермера, который приобрел GPS-трекер для коровы со скрытым микрофоном. В декабре об этом сообщили президенту Владимиру Путину во время его пресс-конференции, а в марте уголовное дело закрыли.

«Конкретизировать термин необходимо. Но предложенная ФСБ формулировка нечеткая, потому что под нее может попасть широкий круг оборудования, его производителей, продавцов и пользователей, которые могут понести уголовную ответственность»,— поясняет директор по связям с общественностью РАТЭК Антон Гуськов. По мнению ассоциации, «шпионскими средствами» надо считать приборы и устройства, которым «с целью скрытного получения информации намеренно придан внешний вид изделий, предназначенных для выполнения функций, не связанных с получением информации». Кроме того, неправильно относить к шпионским средствам софт, так как сам по себе он не может выполнять каких-либо функций, не будучи связанным с техническим средством, указано в письме. Наконец, ответственность за создание, распространение или использование вредоносных компьютерных программ установлена в отдельной статье УК, а значит, и ответственность за его оборот следует при необходимости устанавливать в ней же, считают производители электроники.

Ранее “Ъ” сообщал, что законопроектом недовольны и в совете ТПП РФ по развитию информационных технологий и цифровой экономики. Там считают, что под предложенное ФСБ определение подпадают системы мониторинга взлома программ, которые используют разработчики. Впрочем, с этим согласны не все участники отрасли: по мнению некоторых из них, если прописать использование таких «закладок» в лицензионном соглашении, то оно не будет тайным, а значит, и закон нарушен не будет.

Предлагаемая производителями электроники формулировка тоже требует пояснения или доработки, потому что в ней расплывчато обозначены важные моменты, считает зампред президиума «Клишин и партнеры» Дмитрий Васильченко. «Например, судя по формулировке, обычный смартфон можно отнести к специальным техническим средствам, предназначенным для негласного получения информации. Ведь он внешне совсем не выглядит как шпионский гаджет, но при этом имеет функции звукозаписи, в том числе скрытой, на диктофон»,— поясняет господин Васильченко.

РАТЭК фактически предлагает считать шпионскими средствами только те устройства, которые маскируются под предметы, не имеющие подобных функций, отмечает партнер компании «НАФКО-Консультанты» Ирина Мостовая. Следуя этой логике, вне закона окажутся, например, замаскированные под канцелярские приборы прослушивающие устройства, а вот незамаскированные — уже нет. Хотя вне зависимости от наличия маскировки эти предметы выполняют одну и ту же функцию — негласное получение информации. Такое определение, резюмирует госпожа Мостовая, не отвечает целям законодателя.

Кристина Жукова

Определение электроники от Merriam-Webster

электроника | \ i-ˌlek-ˈträ-niks \ 1 особенный в конструкции : раздел физики, изучающий излучение, поведение и эффекты электронов (как в электронных лампах и транзисторах), так и с электронными устройствами.

2 : электронные компоненты, устройства или оборудование

Определение электроники | Учебник по электронике и электричеству

Определение электроники и разница между электроникой и электрикой.

Определение электроники — Электроника — это отрасль науки, которая занимается изучением потока и управления электронами (, электричество, ) и изучением их поведения и эффектов в вакууме, газах и полупроводниках, а также с устройствами, использующими такие электроны. .

Это управление электронами осуществляется устройствами (, электронные компоненты, ), которые сопротивляются, переносят, выбирают, направляют, переключают, хранят, манипулируют и используют электрон.

Разница между определениями электрики и электроники

Электроника имеет дело с потоком заряда ( электронов, ) через неметаллические проводники ( полупроводники, ).

«Электрик» занимается прохождением заряда по металлическим проводникам.

Пример : Поток заряда через кремний, который не является металлом, будет проходить под электроникой, тогда как поток заряда через медь, которая является металлом, будет проходить под электрическим током.

Основные электрические единицы и определение

1. Пассивный

Может работать без внешнего источника питания. Типичными пассивными компонентами являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды (, хотя последние являются особым случаем ).

Пассивные электронные компоненты

2. Активный

Требуется источник питания для работы. Включает транзисторы ( все типы ), интегральные схемы (все типы ), симисторы, тиристоры, светодиоды и т. Д.

Активные электронные компоненты

3. DC

Постоянный ток. Электроны текут только в одном направлении. Текущий поток может быть от отрицательного к положительному, хотя часто удобнее думать о нем как о переходе от положительного к отрицательному.Иногда это называют током « обычный », в отличие от потока электронов.

4. AC

Переменный ток. Электроны циклически текут в обоих направлениях — сначала в одну, затем в другую сторону. Скорость изменения направления определяет частоту, измеряемую в герцах ( циклов в секунду ).

5. Частота

Единица измерения — Герцы, символ — Гц, старый символ — cps ( циклов в секунду, ).

Полный цикл завершается, когда сигнал переменного тока перешел от нуля вольт к одному предельному значению, обратно через ноль вольт к противоположному значению и вернулся к нулю.

Допустимый звуковой диапазон составляет от 20 Гц до 20 000 Гц. Количество раз, когда сигнал завершает полный цикл за одну секунду, является частотой.

6. Напряжение

Единица измерения — вольт, символ — V или U, старый символ — E. Напряжение — это « давление » электричества или « электродвижущая сила » ( отсюда старый термин E ).

Батарея 9 В имеет напряжение 9 В постоянного тока и может быть положительным или отрицательным в зависимости от клеммы, используемой в качестве опорной.

В сети есть напряжение 220, 240 или 110 В в зависимости от того, где вы живете — это переменный ток, и переменные значения могут быть положительными и отрицательными. Напряжение также обычно измеряется в милливольтах ( мВ, ), а 1000 мВ — это 1 В. Также используются микровольт ( мкВ, ) и нановольт ( нВ, ).

7. Текущая

Единица — Амперы ( А, ), символ — I. Ток — это поток электричества ( электронов, ). Никакой ток не течет между клеммами батареи или другого источника напряжения, если не подключена нагрузка.

Величина тока определяется доступным напряжением и сопротивлением ( или полное сопротивление ) нагрузки и источника питания.

Ток может быть переменным или постоянным, положительным или отрицательным, в зависимости от задания.

Для электроники ток также может быть измерен в мА ( миллиампер, ) — 1000 мА соответствует 1А. В некоторых случаях также используются наноампы ( нА, ).

8. Сопротивление

Единица измерения — Ом, символ — R или Ом. Сопротивление — это мера того, насколько легко ( или с какой трудностью ) электроны будут проходить через устройство.

Медный провод имеет очень низкое сопротивление, поэтому небольшое напряжение позволяет протекать большому току.

Точно так же пластиковая изоляция имеет очень высокое сопротивление и предотвращает протекание тока от одного провода к соседним.

Резисторы

имеют определенное сопротивление, поэтому ток можно рассчитать для любого напряжения. Сопротивление в пассивных устройствах всегда положительное ( т.е.> 0 )

9. Емкость

Единица измерения — фарады, символ — C. Емкость — это мера накопленного заряда.В отличие от батареи, конденсатор накапливает заряд электростатически, а не химически, и реагирует намного быстрее.

Конденсатор пропускает переменный ток, но не пропускает постоянный ток (по крайней мере, для всех практических целей). Реактивное сопротивление или сопротивление переменному току (, называемое импедансом ) конденсатора зависит от его значения и частоты сигнала переменного тока. Емкость всегда положительное значение.

10. Индуктивность

Единица измерения — Генри, символ — H или L ( в зависимости от контекста ). Индуктивность возникает в любом проводящем материале, но для удобства она намотана в катушку.

Катушка индуктивности сохраняет заряд магнитно и имеет низкий импеданс для постоянного тока ( теоретически нулевой ) и более высокий импеданс для переменного тока в зависимости от значения индуктивности и частоты.

В этом отношении он является электрической противоположностью конденсатора. Индуктивность всегда положительная величина. В США иногда используется символ « Hy ». Такого символа нет.

11. Импеданс

Единица измерения — Ом, символ — Ом или Z. В отличие от сопротивления, полное сопротивление зависит от частоты и указывается для сигналов переменного тока.Импеданс складывается из сопротивления, емкости и / или индуктивности.

Во многих случаях импеданс и сопротивление одинаковы ( резистор, например ). Импеданс обычно положительный (, как сопротивление ), но может быть отрицательным для некоторых компонентов или схем.

12. Децибел

Единица измерения — Бел, но, поскольку она большая, используются децибелы ( 1/10 Белла )), символ — дБ.

децибела используются в аудио, потому что они являются логарифмической мерой напряжения, тока или мощности и хорошо соответствуют отклику уха.

Изменение на 3 дБ составляет половину или удвоение мощности ( 0,707 или 1,414 напряжения или тока соответственно ).

Electronics Definition — Базовая электроника и электрические определения

Заключение

Надеюсь, теперь вам понятно определение электроники. Пожалуйста, не стесняйтесь делиться своими мыслями и идеями ниже в разделе комментариев.

Похожие сообщения:

Итак, что же такое электроника?

---

Предположительно, если вы это читаете, вам, по крайней мере, интересно узнать об электронике.Если вы впервые посещаете Nuts & Volts , возможно, что-то на обложке привлекло ваше внимание. Если у вас есть давняя подписка, мы надеемся, что контент перекликается с тем, что вам нравится читать, чтобы улучшить ваше понимание и практику электроники. Однако, учитывая быстрое развитие этой области за последние несколько лет, как именно вы определяете электронику сегодня?

В качестве отправной точки, согласно Merriam-Webster.com , электроника — это «раздел физики, который имеет дело с излучением, поведением и эффектами электронов (как в электронных лампах и транзисторах), так и с электронными устройствами.«Не знаю, как вы, но мне это определение кажется неопределенным и устаревшим. В этом широком определении «электронные устройства» включают в себя практически все — от резисторов до весов для ванной с функцией Bluetooth и радиоприемников для радиолюбителей. Это определение также игнорирует последние несколько десятилетий фундаментальных учений электронной инженерии, которые включают поведение и влияние дырок, а также электронов.

Это словарное определение электроники подчеркивает природу современного хобби электроники.Во-первых, он чрезвычайно разнообразен. Как активные любители, мы можем говорить о бытовой электронике, робототехнике, медицинских устройствах или игровых приставках. Определение также намекает на экспериментирование или, по крайней мере, на понимание основ физики.

Таким образом, я считаю, что любитель электроники — это не ярлык для тех, кто просто покупает новейший смартфон или игровую консоль, а для тех, кто также копается в том, как работают устройства. Я вижу много людей со своими телефонами, КПК, ноутбуками, фитнес-браслетами и т.п., и я не считаю их любителями электроники.Они потребители.

В моем определении электроники определенно есть практический компонент, и он является центральным в определении. Кто-то может владеть всеми новейшими электронными штуковинами, но если он не использует паяльник или аналогичную систему подключения хотя бы раз в месяц, мне будет трудно признать, что он энтузиаст электроники. По моему определению, кто-то, кто занимается электроникой, ведет активное расследование.

Я говорю «активный», потому что нельзя просто купить себе компетентность.У вас может быть лучший склад запасных частей на планете, но если вы не используете детали в схемах, вы также можете продать коллекцию запчастей. Как радиолюбитель, я видел много фотографий «лачуг», на некоторых из которых были изображены десятки трансиверов, тюнеров, 24-часовые часы и так далее. Очень впечатляет, но я знаю, что радиолюбитель, вероятно, постоянно использует только один из трансиверов, а все остальное просто прикидывает. Как радиолюбитель с несколькими собственными дополнительными коммуникационными устройствами, я могу поручиться за привлекательность винтажного оборудования, которое просто красиво выглядит.

Основываясь на эволюции компонентов микроконтроллеров за последние несколько лет, вполне разумно, что Nuts & Volts , возможно, придется изменить свое название на Клавиатуры и микроконтроллеры . Хватит моей тирады. Я хотел бы получить известие от вас.

Что вы думаете об электронике? Должен ли быть паяльник в комплекте? Подходит ли программирование микросхем DSP и другие действия с клавиатурой? Каким вы видите развитие электроники, скажем, через 10 лет? NV

определение электронного по The Free Dictionary

e · lec · tron ​​· ic

(ĭ-lĕk-trŏn′ĭk, ē′lĕk-) прил.

1. Электроны или электроны.

2. Из, основанных, управляемых или иным образом связанных с контролируемой проводимостью электронов или других носителей заряда, особенно в вакууме, газе или полупроводниковом материале.

3. Относящиеся к электронике или произведенные с ее помощью: электронная навигация; электронные книги.

4. Музыка, созданная или измененная с помощью электронных средств, например магнитофона или синтезатора, или относящаяся к ней.

5. Реализованы или управляются компьютером или компьютерной сетью.

---

электронная электронная почта нар.

Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016 Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

электронное

(ɪlɛkˈtrɒnɪk; ˌiːlɛk-) adj

1. (Электроника), связанная с устройствами, в которых электроны проходят через полупроводник, свободное пространство или газ,

2 . (Электроника) или связанная с электроникой

3. (Общая физика) или связанная с электронами или электроном: уровень энергии электронов в молекуле.

4. (Электроника), связанная или связанная с представлением, хранением или передачей информации с помощью электронных систем: электронная почта; электронные покупки.

электронно adv

Использование: Электронное используется для обозначения оборудования, такого как телевизоры, компьютеры и т. Д., В котором ток регулируется транзисторами, клапанами и аналогичными компонентами, а также компонентами самих себя. Электротехника используется в более общем смысле, часто для обозначения использования электричества в целом, в отличие от других форм энергии: электротехника; электрический прибор. Electric, во многих случаях используется взаимозаменяемо с electric, часто ограничивается описанием конкретных устройств или концепций, относящихся к протеканию тока: электрический огонь; электрический заряд

Словарь английского языка Коллинза — полный и несокращенный, 12-е издание, 2014 г. © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003, 2006, 2007, 2009, 2011, 2014

e • lec • tron ​​• ic

(ɪ lɛkˈtrɒn ɪk, ˌi lɛk-)

прил.

1. относящиеся к электронике или устройствам, схемам или системам, разработанным с помощью электроники.

2. электронов или электронов или относящихся к ним.

3. (музыкального инструмента) с использованием электрических или электронных средств для создания или изменения звука.

4. или управляемых компьютерами.

[1900–05]

е • лек • трони • кал • лы, нар.

Random House Словарь колледжа Кернермана Вебстера © 2010 K Dictionaries Ltd. Авторские права 2005, 1997, 1991 принадлежат Random House, Inc. Все права защищены.

e · lec · tron ​​· ic

(ĭ-lĕk′trŏn′ĭk)

Относится к устройствам, которые работают за счет движения носителей электрического заряда (например, электронов), особенно через вакуум или полупроводник. ♦ Научное исследование этого механизма, наряду с разработкой таких устройств, как телевизоры и компьютерные схемы, которые работают, управляя этим движением, называется electronics .

Использование Все электронные устройства являются электрическими, но не все электрические устройства являются электронными. Электрическое устройство — это просто устройство, работающее от электричества. Электрический вентилятор обычно состоит из электродвигателя, который перемещает лопасти вентилятора по кругу. Электронное устройство обычно имеет специальные компоненты, которые управляют движением электронов в вакууме (как в вакуумной лампе) или в полупроводнике. Эти компоненты предоставляют широкий спектр возможностей, от настройки на радио и телевизионные каналы, до выполнения сложных вычислений на калькуляторах и считывания времени на цифровых часах.

Научный словарь для студентов American Heritage®, второе издание. Авторские права © 2014 Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

электрический

— электрический — электронный 1. ‘электрический’

Вы используете electric перед существительными, чтобы говорить о конкретных машинах или устройствах, использующих электричество.

Лодка работает на электрическом двигателе .

Включил огонь электрический .

2. ‘electric’

Вы используете electric , когда говорите в более общем смысле о машинах, устройствах или системах, которые используют или производят электричество. Electrical обычно используется перед существительными, такими как equipment , appliance и component .

Они продают электрических приборов, таких как посудомоечные и стиральные машины.

Ждем отгрузку электрооборудования .

Вы также используете electric , чтобы говорить о людях или организациях, связанных с производством электроэнергии или электротоваров.

Ян — инженер-электрик .

Они работают в электротехнической отрасли машиностроение.

3. ‘electronic’

Вы используете electronic , чтобы говорить об устройстве, которое имеет транзисторы или кремниевые микросхемы, которые управляют и изменяют электрический ток, протекающий через устройство, или для описания процесса или деятельности с использованием электронных устройств. .

Мобильные телефоны, ноутбуки и другие электронные устройства должны быть выключены.

Они используют электронные системы наблюдения .

Collins COBUILD Использование на английском языке © HarperCollins Publishers 1992, 2004, 2011, 2012

Электроника и ее приложения | Определение и история

Электроника — это прикладная наука, которая занимается электронами. Он обрабатывает электрические цепи, содержащие активные элементы, пассивные элементы и другие лежащие в основе технологии, что делает его важной частью инженерии.Мир растет быстрыми темпами, и для технологических энтузиастов актуально обновляться в соответствии с последними изменениями, происходящими в обществе. Более того, сложно провести несколько часов без электронных гаджетов, а они стали важной частью нашей повседневной жизни.

Потребность в электронике

Мы живем в эпоху электроники, когда машинные роботы могут выполнять человеческую работу с большей легкостью и высокой эффективностью. Капсулы и таблетки содержат беспроводные датчики, которые собирают информацию от тела для диагностики.Прозрачные смартфоны появятся в ближайшие дни, мы можем видеть сквозь них, и они могут привести к использованию окон или зеркал в нашем доме в качестве экранов ПК и телевизионных мониторов. На растения устанавливаются датчики, чтобы определять нехватку воды и предупреждать фермеров.

Не только указанные выше приложения, но и многочисленные электронные приложения, которые изменят нашу повседневную жизнь в ближайшем будущем.

Электронные устройства состоят из активных и пассивных элементов и микросхем памяти меньшего размера.Микросхемы, диоды и транзисторы изготовлены из полупроводниковых материалов, и их работа зависит от протекающего через них тока.

История электроники

• Вакуумный диод — Изобретен Джоном Амброузом Флемингом

Эпоха электроники началась с изобретения вакуумного диода в 1897 году. Вакуумная лампа по существу состоит из двух электродных пластин, то есть анода и катода. Это позволяет текущему направлению в одном направлении. Но этот диод не может контролировать ток.В 1906 году Ли Де Форест модифицировал и назвал его «Вакуумный триод». Триод имеет 3 вывода. Терминал анода, катода и сетки. Сетчатый электрод контролирует ток от анода к катоду. Эта функция может повысить мощность электрических сигналов. Точно так же эволюционировали Тетрод и Пентод.

• Транзистор — Изобретен Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли

Настоящее развитие началось с изобретения транзистора в 1948 году в Bell Laboratories.Большие громоздкие вакуумные диоды заменены переходными транзисторами.

Транзисторы изначально изготавливались из германиевого материала, позже были выращены кремниевые BJT (Bipolar Junction Transistor). Большинство разрабатываемых сегодня устройств состоит только из кремния из-за его низкой стоимости.

• IC (интегральная схема) — Джек Килби

Чтобы уменьшить размер и стоимость всей схемы, Джек Килби представил новую концепцию. Эта идея полностью изменила мир.Полная взаимосвязанная схема размещается на единой микросхеме, обычно называемой СБИС (очень крупномасштабная интегрированная). Используемые сегодня компьютерные процессоры состоят из миллиардов транзисторов, интегрированных в одну ИС.

Что такое электроника?

«Электроника», как следует из названия, относится к электронам. Слово «электроника» пришло из электронной механики («Поведение электрона при воздействии на него внешних полей»).

Определение электроники технически говорит: «Электроника — это инженерная отрасль, которая занимается протеканием тока через полупроводник, газ или любую форму материи.

Применение электроники

1. Бытовая электроника

Эта отрасль наиболее подходит для простых людей. Бытовая электроника — это устройства и оборудование, предназначенные для повседневного использования. Это снова классифицируется как:

Офисные гаджеты , такие как калькуляторы, персональные компьютеры, сканеры и принтеры, факс, передний проектор и т. Д.

Бытовая техника , такая как стиральная машина, холодильник, кондиционер, микроволновая печь, пылесос и т. Д.

Аудио и видео системы , такие как наушники, видеомагнитофоны, DVD-плееры, цветные телевизоры, микрофоны и громкоговорители, игровые приставки.

Продвинутые бытовые устройства , такие как блок настройки, банкомат, посудомоечная машина, смартфоны, КПК (персональный цифровой помощник , ), сканеры штрих-кода, POS-терминалы.

Устройства хранения данных для оптического воспроизведения и записи на пленку, а также портативные информационно-развлекательные системы. Примеры: DVD, HDD-автомат, портативный MP3-плеер.

2. Промышленная электроника

Эта отрасль обладает мощными возможностями автоматизации в реальном времени.Сюда входят:

Промышленная автоматизация и управление движением, Машинное обучение, управление двигателями, мехатроника и робототехника, технологии преобразования энергии, фотоэлектрические системы, приложения возобновляемой энергии, силовая электроника и биомеханика.

Интеллектуальные сетевые системы

Интеллектуальные электрические системы собирают информацию от коммуникационных технологий и соответственно реагируют на энергопотребление. Это приложение интеллектуальных, вычислительных и сетевых систем электроснабжения.

Пример : Интеллектуальные счетчики

Особенности интеллектуальной сети

• Цифровая система на основе двусторонней связи
• Интерактивные датчики
• Самоконтроль и отладка
• Распределение электроэнергии в силе

Промышленная автоматизация и управление движением

В наши дни машины заменяют людей, увеличивая производительность, время и стоимость. Кроме того, безопасность также рассматривается для неуправляемых работ.Следовательно, чтобы делегировать человеческие возможности, автоматизация стала предпочтительным выбором для отраслей.

Обработка изображений

3D-мир был разработан из одного или нескольких 2D-изображений. Для извлечения трехмерной информации из двумерных шаблонов разработаны различные алгоритмы.

Кроме того, обработка изображений включает в себя компьютерную графику, искусственный интеллект, робототехнику для навигации, осмотр и сборку, компьютерное зрение для распознавания лиц и жестов, виртуальную реальность, медицинский анализ.

3. Применение в медицине

Разрабатываются современные сложные инструменты для записи данных и физиологического анализа. Доказано, что они более полезны при диагностике заболеваний и в лечебных целях.

Некоторые из используемых медицинских устройств и оборудования:

• Стетоскоп для прослушивания внутренних звуков, происходящих внутри тела человека или животного
• Мониторы дыхания для определения состояния пациента в связи с изменением температуры тела, пульса, дыхания и кровотока.
• Дефибриллятор вызывает электрический шок в сердечных мышцах и возвращает сердце в нормальное рабочее состояние.
• Глюкометр для измерения уровня сахара в крови.
• Pace Maker для уменьшения и увеличения количества ударов сердца.

4. Метеорологический и океанографический

Мониторинг окружающей среды осуществляется с помощью различных датчиков и автоматических метеостанций.Вот некоторые из них:

• Барометр для предсказания погоды, хорошей или плохой. В качестве индикатора он дает уровень атмосферного давления. Если давление высокий, погода хорошая, а низкое — плохая.
• Анемометр для измерения скорости и направления ветра
• Опрокидывающийся ковш Дождемер для измерения осадков, периодически сохраняемый в автоматической метеостанции, такой как регистратор данных.
• Гигрометр для измерения влажности
• Буй дрифтера измеряет уровни течения, температуры и давления в океане

Источник: eri.u-tokyo.ac.jp

• Регистратор данных для хранения данных, собранных с различных датчиков, таких как влажность, температура, скорость и направление ветра, солнечное излучение, шкала дождя.

5. Оборона и авиация

Оборонные и авиационные приложения включают:

• Системы запуска ракет
• Ракетные установки для космоса
• Авиационные системы
• Контроллеры в кабине экипажа
• Военные радары
• Заграждение стрелы для военного применения

6. Автомобили (автомобили)

Источник: Hughes Telematics, Inc

• Блок защиты от столкновений
• Информационно-развлекательная консоль
• Антиблокировочная тормозная система
• Круиз-контроль
• Противобуксовочная система
• Стеклоподъемники
• Электронный блок управления (ЭБУ)
• Управление подушкой безопасности

Заключение

Электроника имеет огромные возможности, и без электронных устройств наша повседневная жизнь невозможна.Технологии в области полупроводников быстро развиваются, и современные электронные приложения будут определять мир.

Что такое базовая электроника? | Sciencing

Обновлено 19 сентября 2017 г.

Автор O PaulI

Электроны, составляющие атомов, и их использование, известное как электроника, играют важную роль во многих предметах домашнего обихода. Базовая электроника состоит из минимальных «электронных компонентов», составляющих часть повседневного электронного оборудования.Эти электронные компоненты включают резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности и трансформаторы. Работая от батареи, они предназначены для работы в соответствии с определенными законами и принципами физики. Базовая электроника также касается измерения напряжения, тока (потока электронов) и сопротивления в собранной рабочей «цепи».

Принципы электроники

Все электронное оборудование работает по принципу фундаментальной физики, известному как закон Ома, который гласит, что в цепи есть напряжение, прямо пропорциональное току и сопротивлению, с которыми сталкивается ток в этой цепи.Схема состоит из электронных компонентов, также известных как элементы схемы, соединенных проводами с батареей и спроектированных в соответствии с законом Ома.

Источник питания

Батарея вырабатывает напряжение и ток, которые приводят в действие электронные компоненты. Электроны проходят по проводам и модулируются расположением электронных компонентов для получения конкретных результатов. Напряжение измеряется в единицах, называемых вольтами, а ток — в единицах, называемых амперами или амперами.

Резисторы

Резистор — это элемент схемы, предназначенный для создания сопротивления потоку электронов, называемому током. При этом он выделяет тепло и, в свою очередь, рассеивает мощность — сопротивление, умноженное на квадрат тока. Нагревательная спираль — это пример применения резистора. Резисторы, соединенные последовательно, имеют аддитивное значение (то есть полное сопротивление схемы равно сумме всех номиналов резисторов). При параллельном расположении их совокупная стоимость уменьшается.Единицей измерения сопротивления является ом. На практике у нас есть единицы килоом и мегаом.

Конденсаторы

Конденсаторы — это элементы схемы, которые представляют собой противоположность резисторам: они накапливают электрическую энергию. Их емкость измеряется в фарадах и практических единицах фарада, таких как микрофарады и пикофарады. При параллельном расположении их совокупное значение увеличивается. При последовательном соединении их совокупная ценность уменьшается. В основных электронных схемах всегда есть конденсаторы.

Диоды и транзисторы

Диод, схемный элемент, побуждает ток течь только в одном направлении.У него два вывода, в отличие от транзистора, у которого их три. В транзисторе ток может течь более чем в одном направлении. И диоды, и транзисторы модулируют направление тока и напряжение.

Катушки индуктивности, трансформаторы и цепь RLC

Базовые электронные схемы часто включают в себя индукторы и трансформаторы в качестве элементов схемы. Катушка индуктивности — это катушка с проволокой, которая создает желаемое магнитное поле, в отличие от конденсатора, который создает желаемое электрическое поле. В сочетании с резистором и конденсатором катушка индуктивности участвует в специальной схеме «настройки», называемой цепью RLC, которую можно настраивать на различные частоты при протекании через нее электрического тока.Трансформаторы, еще один тип схемных элементов, могут повышать или понижать напряжение до желаемых значений. Все эти компоненты схемы составляют то, что обычно называют «базовой электроникой».

Измерительные приборы

Базовая электроника не будет полной без упоминания основных инструментов, используемых в электронных измерениях. К ним относятся аналоговые и цифровые измерители, измеряющие напряжение, ток, сопротивление и емкость; блоки питания, обеспечивающие стабильное регулируемое напряжение и ток; осциллографы, которые измеряют формы сигналов от цепей; и функциональные генераторы, которые обеспечивают стандартные желаемые формы сигналов.

Электронные системы и электронные системы управления

Он делает это с помощью устройств ввода, таких как датчики, которые тем или иным образом реагируют на эту информацию, а затем используют электрическую энергию в форме выходного действия для управления физическим процессом или выполнения некоторых математических операций над сигналом.

Но электронные системы управления также можно рассматривать как процесс, который преобразует один сигнал в другой, чтобы дать желаемый отклик системы.Тогда мы можем сказать, что простая электронная система состоит из входа, процесса и выхода, причем входная переменная для системы и выходная переменная из системы являются сигналами.

Есть много способов представить систему, например: математически, описательно, графически или схематично. Электронные системы обычно представляют схематично как серию взаимосвязанных блоков и сигналов, причем каждый блок имеет свой собственный набор входов и выходов.

В результате, даже самые сложные электронные системы управления могут быть представлены комбинацией простых блоков, каждый из которых содержит или представляет отдельный компонент или полную подсистему.Представление электронной системы или системы управления технологическим процессом в виде ряда взаимосвязанных блоков или ящиков обычно известно как «представление блок-схемы».

Блок-схема простой электронной системы

Электронные системы имеют и входов, и выходов , причем выход или выходы производятся посредством обработки входов. Кроме того, входной сигнал (ы) может вызвать изменение процесса или сам может вызвать изменение работы системы.Следовательно, вход (ы) в систему является «причиной» изменения, в то время как результирующее действие, которое происходит на выходе системы из-за наличия этой причины, называется «следствием», причем эффект является следствием причины. .

Другими словами, электронная система может быть классифицирована как «причинная» по своей природе, поскольку существует прямая связь между ее входом и выходом. Анализ электронных систем и теория управления технологическим процессом обычно основываются на анализе Причина и Эффект .

Так, например, в аудиосистеме микрофон (устройство ввода) заставляет звуковые волны преобразовываться в электрические сигналы для усиления усилителем (процесс), а громкоговоритель (устройство вывода) создает звуковые волны как эффект возбуждения. усилителями электрических сигналов.

Но электронная система не обязательно должна быть простой или одноразовой. Это также может быть соединение нескольких подсистем, работающих вместе в одной и той же системе.

Наша аудиосистема может, например, включать подключение проигрывателя компакт-дисков, проигрывателя DVD, проигрывателя MP3 или радиоприемника, все из которых являются несколькими входами к одному и тому же усилителю, который, в свою очередь, управляет одним или несколькими наборами стереосистем или домашнего кинотеатра. типа громкоговорители объемного звучания.

Но электронная система не может быть просто набором входов и выходов, она должна «что-то делать», даже если это просто слежение за переключателем или включение света. Мы знаем, что датчики — это устройства ввода, которые обнаруживают или превращают реальные измерения в электронные сигналы, которые затем можно обрабатывать. Эти электрические сигналы могут иметь форму напряжения или тока в цепи. Противоположное или выходное устройство называется исполнительным механизмом, который преобразует обработанный сигнал в некоторую операцию или действие, обычно в форме механического движения.

Типы электронных систем

Электронные системы работают либо с сигналами непрерывного времени (CT), либо с сигналами дискретного времени (DT). Система с непрерывным временем — это система, в которой входные сигналы определяются в течение континуума времени, например аналоговый сигнал, который «продолжается» во времени, создавая сигнал с непрерывным временем.

Но сигнал с непрерывным временем также может изменяться по величине или быть периодическим по своей природе с периодом времени T. В результате электронные системы с непрерывным временем, как правило, являются чисто аналоговыми системами, производящими линейную работу с указанием как их входных, так и выходных сигналов. в течение установленного периода времени.

Например, температура в помещении может быть классифицирована как непрерывный временной сигнал, который может быть измерен между двумя значениями или заданными значениями, например, от холода до тепла или с понедельника по пятницу. Мы можем представить непрерывный сигнал, используя независимую переменную для времени t, где x (t) представляет входной сигнал, а y (t) представляет выходной сигнал за период времени t.

Как правило, большинство сигналов, присутствующих в физическом мире, которые мы можем использовать, имеют тенденцию быть сигналами непрерывного времени.Например, напряжение, ток, температура, давление, скорость и т. Д.

С другой стороны, система с дискретным временем — это система, в которой входные сигналы не являются непрерывными, а являются последовательностью или серией значений сигналов, определенных в «дискретных» моментах времени. Это приводит к дискретному времени вывода, обычно представленному в виде последовательности значений или чисел.

Обычно дискретный сигнал определяется только в дискретных интервалах, значениях или равноотстоящих точках времени. Так, например, температура в комнате, измеренная в 13:00, 14:00, 15:00 и снова в 16:00, без учета фактической температуры в помещении между этими точками, скажем, в 13:30 или 14:45.

Однако непрерывный сигнал x (t) может быть представлен как дискретный набор сигналов только в дискретных интервалах или «моментах времени». Дискретные сигналы не измеряются в зависимости от времени, а вместо этого отображаются в дискретных временных интервалах, где n — интервал выборки. В результате сигналы с дискретным временем обычно обозначаются как x (n), представляющие вход, и y (n), представляющие выход.

Затем мы можем представить входные и выходные сигналы системы в виде x и y соответственно с сигналом, или сами сигналы представлены переменной t, которая обычно представляет время , время для непрерывной системы и переменной n, которая представляет целочисленное значение для дискретной системы, как показано.

Система непрерывного и дискретного времени

Взаимосвязь систем

Одним из практических аспектов представления электронных систем и блок-схем является то, что они могут быть объединены вместе в последовательную или параллельную комбинацию для образования гораздо более крупных систем. Многие более крупные реальные системы построены с использованием взаимосвязи нескольких подсистем, и, используя блок-схемы для представления каждой подсистемы, мы можем построить графическое представление всей анализируемой системы.

Когда подсистемы объединяются в последовательную схему, общий выходной сигнал в y (t) будет эквивалентен умножению входного сигнала x (t), как показано, поскольку подсистемы соединены каскадом вместе.

Подключенная система серии

Для последовательно соединенной системы непрерывного времени выходной сигнал y (t) первой подсистемы «A» становится входным сигналом второй подсистемы «B», выход которой становится входом третьей подсистемы «C». и так далее по последовательной цепочке, давая A x B x C и т. д.

Затем исходный входной сигнал каскадно проходит через последовательно соединенную систему, поэтому для двух последовательно соединенных подсистем эквивалентный одиночный выход будет равен умножению систем, то есть y (t) = G ₁ (s) x G ₂ (т). Где G представляет передаточную функцию подсистемы.

Обратите внимание, что термин «передаточная функция» системы относится и определяется как математическая связь между входом и выходом системы или выходом / входом и, следовательно, описывает поведение системы.

Кроме того, для последовательно соединенной системы порядок, в котором выполняется последовательная операция, не имеет значения в отношении входных и выходных сигналов, как: G ₁ (s) x G ₂ (s) такой же, как G ₂ (с) x G ₁ (с). Примером простой схемы, соединенной последовательно, может быть один микрофон, питающий усилитель, за которым следует динамик.

Электронная система с параллельным подключением

Для параллельно подключенной системы непрерывного времени каждая подсистема получает один и тот же входной сигнал, и их отдельные выходы суммируются для получения общего выходного сигнала y (t).Тогда для двух параллельно соединенных подсистем эквивалентный одиночный выход будет суммой двух отдельных входов, т. Е. Y (t) = G ₁ (s) + G ₂ (s).

Примером простой схемы, соединенной параллельно, может быть несколько микрофонов, подключенных к микшерному пульту, который, в свою очередь, питает усилитель и акустическую систему.

Электронные системы обратной связи

Еще одна важная взаимосвязь систем, которая широко используется в системах управления, — это «конфигурация обратной связи».В системах обратной связи часть выходного сигнала «возвращается» и либо добавляется, либо вычитается из исходного входного сигнала. Результатом является то, что выходные данные системы постоянно изменяют или обновляют свои входные данные с целью изменения реакции системы для повышения стабильности. Система обратной связи также обычно называется «замкнутой системой», как показано на рисунке.

Система обратной связи с обратной связью

Системы обратной связи часто используются в большинстве практических электронных систем, чтобы помочь стабилизировать систему и улучшить ее контроль.Если контур обратной связи уменьшает значение исходного сигнала, контур обратной связи известен как «отрицательная обратная связь». Если петля обратной связи добавляет к значению исходного сигнала, петля обратной связи известна как «положительная обратная связь».

Примером простой системы обратной связи может быть система отопления в доме с термостатическим управлением. Если в доме слишком жарко, контур обратной связи отключит систему отопления, чтобы сделать ее более прохладной. Если в доме слишком холодно, контур обратной связи включит систему отопления, чтобы было теплее.В этом случае система состоит из системы обогрева, температуры воздуха и термостатически управляемого контура обратной связи.

Передаточная функция систем

Любая подсистема может быть представлена ​​как простой блок с входом и выходом, как показано. Обычно вход обозначается как: θi, а выход — как: θo. Отношение выхода к входу представляет собой усиление (G) подсистемы и поэтому определяется как: G = θo / θi

В этом случае G представляет передаточную функцию системы или подсистемы.При обсуждении электронных систем с точки зрения их передаточной функции используется комплексный оператор s, затем уравнение для усиления переписывается как: G (s) = θo (s) / θi (s)

Обзор электронной системы

Мы видели, что простая электронная система состоит из входа, процесса, выхода и, возможно, обратной связи. Электронные системы могут быть представлены с использованием взаимосвязанных блок-схем, где линии между каждым блоком или подсистемой представляют как поток, так и направление сигнала через систему.

Блок-схемы не обязательно должны представлять простую единую систему, но могут представлять очень сложные системы, состоящие из множества взаимосвязанных подсистем. Эти подсистемы могут быть соединены вместе последовательно, параллельно или их комбинации в зависимости от потока сигналов.

Мы также видели, что электронные сигналы и системы могут иметь непрерывный или дискретный характер, а также могут быть аналоговыми, цифровыми или и тем, и другим. Контуры обратной связи можно использовать для увеличения или уменьшения производительности конкретной системы, обеспечивая лучшую стабильность и управляемость.Управление — это процесс привязки системной переменной к определенному значению, называемому опорным значением.

В следующем руководстве по Electronic Systems мы рассмотрим типы электронных систем управления, называемые системой с разомкнутым контуром, которые генерируют выходной сигнал y (t) на основе его текущих входных значений и, как таковые, не контролируют его выводить или вносить корректировки в зависимости от состояния его вывода.

.