Меню

Урок 7
Электроника

Технологии в области электроники
§40. Электроника

Электроника — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств для приёма, передачи, обработки и хранения информации.

Возникновению электроники предшествовало изобретение радио и телевидения. Однако в радиоприёмниках и телевизорах применялись стеклянные электронные лампы, имеющие большие размеры и потребляющие большую мощность. C течением времени начался быстрый процесс миниатюризации (уменьшения размеров) электронных приборов. Лампы были заменены компактными деталями (на основе полупроводниковых материалов): диодами, транзисторами и др. (рис. 125, а), а затем стали применяться микросхемы и микропроцессоры (рис. 125, б — г).

Рис. 125. Электронные компоненты (а); кремниевая пластина с готовыми микросхемами (б); микросхемы в пластмассовых корпусах (в); микропроцессор (г)

Микросхема — это электронное устройство небольших размеров, в котором размещается сложная электронная схема, состоящая из множества деталей: резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и др., которые выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия и др.) (см. рис. 125, б, в).

Микропроцессор — электронное устройство, отвечающее за выполнение математических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде (см. рис. 125, г).

До 70-х гг. XX в. применялась аналоговая электроника, в которой непрерывный исходный электрический сигнал (например, с микрофона), имеющий определённую частоту, амплитуду и форму, передавался в аналогичном виде на обработку (например, в усилителе) и трансляцию (например, с помощью громкоговорителя). При прохождении сигналов по электрическим цепям они часто искажались, что снижало качество их воспроизведения на выходе.

В 1970-е гг. получила развитие цифровая электроника, в которой исходная информация в виде непрерывного аналогового сигнала преобразуется в специальном устройстве в последовательность цифровых кодов, которые могут без искажений и помех передаваться по телекоммуникационным каналам связи. Появилось цифровое радиовещание и телевидение с высоким качеством звука и изображения, цифровая запись и воспроизведение информации и др.

Развитие электроники привело к появлению сотовой связи и таких устройств, как навигаторы, коммуникаторы, спутниковые телефоны (рис. 126), планшеты и др.

Рис. 126. Навигатор (а); коммуникатор (б); спутниковый телефон (в)

Микроэлектроника — раздел электроники, связанный с изучением и производством электронных компонентов, имеющих размеры несколько микрометров и меньше.

Области применения электроники:
— энергетика, где выработка, транспортировка и потребление электроэнергии управляются электронными устройствами;
— промышленность и сельское хозяйство, где осуществляется электронное управление оборудованием;
— транспорт, где электронные устройства применяются как в транспортных средствах, так и в транспортной инфраструктуре;
— бытовая техника и оргтехника, управляемая средствами микроэлектроники (телевизор, радиоприёмник, телефон, электроплита, принтер, сканер, компьютер и др.);
— физика, химия, биология и другие области науки, применяющие электронные устройства для всевозможных исследований.

Практическая работа № 29

Сборка электрических цепей со светодиодом

1. С помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрическую цепь, в которой лампа и светодиод подключены параллельно (рис. 127).

Рис. 127. Схемы электрических цепей (для практической работы № 29):
а — принципиальная; б — монтажная

Примечание: светодиод проводит электрический ток, если к его аноду (+) приложить положительное напряжение.

2. Замкните выключатель — лампа и светодиод загорятся.

3. Проверьте проводимость светодиода, приложив к его аноду (+) отрицательное напряжение (поменяв контакты диода местами). Замкните выключатель — лампа загорится, а диод — нет.

4. Выполнив модификацию схемы, показанной на рисунке 127, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой лампа и светодиод будут подключены последовательно (с приложением к аноду положительного напряжения). Что будет происходить при замыкании выключателя?

Проверяем свои знания

1. Что такое электроника?

2. Чем цифровая электроника отличается от аналоговой?

3. В каких областях человеческой деятельности применяется электроника.