Что такое электроника.

Электроника (техническая) – область науки и техники, занимающаяся разработкой, производством и применением электронных устройств.

Электронные устройства содержат элементы, в которых используются физические явления в полупроводниковых, электровакуумных и газоразрядных приборах.

Сфера применения электроники практически не ограничена. Для студентов не электротехнических направлений наиболее важными являются применение электроники для управления техническими объектами. Обобщенная схема (рис.1.1) системы автоматического управления содержит различные электронные устройства.

Объект управления содержит первичные преобразователи (ПП - датчики, сенсоры) контролируемых параметров. Аналоговые (непрерывные во времени) сигналы ПП предварительно преобразуются. С помощью электрических фильтров уменьшаются помехи и шумы. Далее сигналы усиливаются и преобразуются в дискретные (импульсные, цифровые) с помощью аналогово-цифровых преобразователей (АЦП). Информация в цифровой форме поступает на микропроцессор (МП), который может быть связан с ЭВМ. По программам, заложенным в МП и ЭВМ происходит обработка информации о состоянии объекта и формируются сигналы управления в цифровой форме. Далее эти сигналы часто преобразуются в аналоговую форму, усиливаются и подаются на исполнительные механизмы, управляющие состоянием объекта. Система управления может иметь удаленный центр обработки информации. Тогда он имеет каналы связи.

Рис.1.1. Структурная схема автоматической системы управления.

В настоящее время имеется много готовых электронных узлов и систем для измерения, обработки, представления информации и управления. Например, система сбора и обработки National Instruments (LabView).

Электроника имеет бурную историю развития около 100 лет. Началом развития современной полупроводниковой электроники можно считать 50-e годы прошлого века. Первый точечный транзистор появился в 1947 году, плоскостной – в 1950 году, а первая интегральная микросхема – в 1959 году. (Ниже даются рисунки из статьи «САПР микроэлектроники. Этапы большого пути.» Ф.Томаса и А. Иванова в журнале Электроника, №3, 2006г.)

Рис.1.2 Рис.1.3.

Рис.1.4 Рис.1.5.

Рис1.6

Рис1.7.

Рис1.8.

Рис.1.8б. Страничка из музея корпорации Intel, ведущей фирмы среди разработчиков и

производителей микроэлектроники.

На рис.1.8б приведен исторический ряд микропроцессоров. Последний 2012год- Микропроцессор 3 –ей генерации Интел “Core ^Tm processor”, тактовая частота 2.0ГГц , транзисторов 1.4*10⁹ шт., технология 22 нм.

Дальнейшее развития электроники связано с совершенствованием свойств

разработанных приборов и разработкой принципиально новых приборов. Можно отметить следующие направления развития:

-повышение быстродействия,

-снижение мощности информационных сигналов,

-повышение мощности управляющих сигналов,

-повышение плотности упаковки компонентов в приборах,

-повышение объема обрабатываемой информации,

-понижение стоимости приборов.

Таблица1.1

Здесь:

DSP – Digital signal processor – цифровой сигнальный процессор, специализированный микропроцессор для цифровой обработки сигналов.

ASIC – Application-specific integrated circuit, специализированная для решения конкретной задачи интегральная схема.

SoC – System-on-a-Chip –система на кристалле, микроэлектронная схема, выполняющая функции целого устройства.

МОП – металл-оксид-полупроводник , один из типов полевых транзисторов.

В России частично сохранилось старое производство и есть декларации о полной реконструкции электронного приборостроения.

В нашей дисциплине будут изучаться следующие темы:

- Полупроводниковые приборы (компоненты, элементы).

- Выпрямительные устройства. (ЛПЗ, ИЗ).

- Усилители на транзисторах. (ЛПЗ, ИЗ).

- Операционные усилители (ЛПЗ, ИЗ)

- Источники питания и генераторы.

- Импульсные устройства.

- Логические устройства, АЦП и ЦАП.

- Электронные системы.

- Первичные преобразователи.

==================================