ولدت الإلكترونيات عند تقاطع المجالات العلمية مثل الفيزياء والتكنولوجيا. إذا نظرنا إليها بالمعنى الضيق، فيمكننا القول أنها تدرس تفاعل الإلكترونات و حقل كهرومغناطيسيوكذلك إنشاء أجهزة تعتمد على هذه المعرفة. ما هي هذه الأجهزة وكيف يتطور علم الإلكترونيات اليوم؟

القفز

اليوم هو عصر تكنولوجيا المعلومات. كل ما نتلقاه من الخارج يجب معالجته وتخزينه ونقله. تتم كل هذه العمليات باستخدام أنواع مختلفة من الأجهزة الإلكترونية. كلما تعمق الشخص في عالم الإلكترونات الهش، زادت اكتشافاته، وبالتالي الأجهزة الإلكترونية التي تم إنشاؤها.

يمكنك العثور على معلومات كافية حول ماهية الإلكترونيات وكيف تطور هذا العلم. بعد أن درستها، ستندهش من مدى سرعة تطور التكنولوجيا، وما هي القفزة السريعة التي حققتها هذه الصناعة في فترة قصيرة من الزمن.

كعلم، بدأ يتشكل في القرن العشرين. حدث هذا مع بداية تطوير قاعدة عناصر الهندسة الراديوية والإلكترونيات الراديوية. تميز النصف الثاني من القرن الماضي بتطور علم التحكم الآلي وأجهزة الكمبيوتر. كل هذا حفز الاهتمام بهذا المجال. إذا كان بإمكان جهاز كمبيوتر واحد في بداية تطوره أن يشغل غرفة كاملة ذات حجم كبير، فلدينا اليوم تقنيات دقيقة يمكنها تغيير جميع أفكارنا حول العالم من حولنا.

من المثير للدهشة أنه ربما سيكون من الممكن في المستقبل القريب الحديث عن ماهية الإلكترونيات في سياق تاريخي معرفة أساسية. يتم التقليل من التقنيات كل يوم. تزداد فترة قدرتهم على العمل. كل هذا يفاجئنا بشكل أقل فأقل. ترتبط مثل هذه العمليات الطبيعية بقانون مور ويتم تنفيذها باستخدام السيليكون. اليوم يتحدثون بالفعل عن بديل للإلكترونيات - الإلكترونيات السبينية. ويعرف الجميع أيضًا التطورات في مجال الإلكترونيات النانوية.

التنمية والمشاكل

إذن ما هي الإلكترونيات وما هي المشاكل التي يواجهها هذا الفرع من العلوم في تطوير الأجهزة؟ كما قيل، الإلكترونيات هي فرع تم إنشاؤه عند تقاطع الفيزياء والتكنولوجيا. تدرس عمليات تكوين الجسيمات المشحونة والتحكم في حركة الإلكترونات الحرة في الأوساط المختلفة مثل المواد الصلبة والفراغ والبلازما والغاز وعند حدودها. يطور هذا العلم أيضًا طرقًا للخلق الأجهزة الإلكترونيةلمختلف مجالات الحياة البشرية. ليس أقل أهمية هي دراسة المشاكل المرتبطة بتطور العلوم: التقادم السريع، والقضايا الأخلاقية، والأبحاث والتجارب، والتكاليف وأكثر من ذلك بكثير.

في الحياة اليومية للجميع الإنسان المعاصرالسؤال "ما هي الالكترونيات؟" لن يسبب أي مفاجأة. حياته مكتظة حرفيًا بالأجهزة الإلكترونية: الساعات والغسالات والأجهزة المنزلية الأخرى، والأجهزة المدمجة في السيارات والمركبات الأخرى، ومعدات الصوت والفيديو، وأجهزة التلفزيون، والهواتف، والروبوتات، أجهزة طبيةوالمعدات وما إلى ذلك. يمكن أن تستمر هذه القائمة لفترة طويلة جدًا.

مجال التطوير والتطبيق

تقليديا، تنقسم الإلكترونيات إلى مجالين: تصميم المكونات وتصميم الدوائر الإلكترونية. يمثل خصائص مختلفة. وهي مقسمة إلى إلكترونيات الطبقة والحالة الصلبة. في الدوائر الكهربائية، تتكون قاعدة العناصر من أجهزة لاستخدام الإشارات الكهربائية وتسجيلها ومعالجتها. يتم إعادة إنتاج الإشارة المعالجة في شكل مناسب(شاشة العرض، شاشة التلفاز، الصوت، الخ). يمكن تسجيل الإشارة على وسيط تخزين وإعادة إنتاجها في أي وقت، ويمكن التحكم فيها أنظمة أوتوماتيكيةوالماكينات وغيرها من الأجهزة.

يتم تقديم الدوائر الإلكترونية في شكل تناظري ورقمي. التناظرية تضخيمها ومعالجتها الإشارات التناظرية. على سبيل المثال، موجات الراديو. الدوائر الرقميةمصممة للعمل مع إشارة ذات طبيعة كمومية. هذه هي أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التحكم والعديد من الأجهزة الأخرى.

لم تعد الإلكترونيات والإلكترونيات النانوية اليوم مفاجئة كما كانت في بداية ظهور مثل هذه التقنيات. ما بدا ذات يوم وكأنه خيال علمي العالم الحديثأصبح أمرا شائعا. إن سرعة التطوير كبيرة جدًا بحيث لا يتوفر للأجهزة الوقت الكافي للشيخوخة قبل أن تصبح غير ذات صلة.

لكن علوم مثل الإلكترونيات والإلكترونيات النانوية ترتبط ببعضها البعض عن طريق الإلكترونيات الدقيقة، والتي يعود تاريخها إلى عام 1958، مع إنشاء دوائر دقيقة تحتوي على مقاومتين وأربعة ترانزستورات. اتبع المزيد من التطوير مسار تقليل عدد المكونات وزيادتها في نفس الوقت، مثل الترانزستورات. تعمل إلكترونيات النانو في تطوير الدوائر المتكاملة التي يقل معيارها الطوبولوجي عن 100 نانومتر.

هل هناك حدود لتطور التكنولوجيا؟

كما ترون فإن الإلكترونيات هي علم أساسي لتطوير التقنيات الحديثة المتطورة. هناك بالفعل حديث عن تطوير إلكترونيات مرنة تجعل من الممكن الطباعة باستخدام المعدن المنصهر.

ولم ينتشر بعد على نطاق واسع، لكن العلماء حققوا تقدما كبيرا في هذا المجال. ليس هناك شك في أن السوق الاستهلاكية سوف تكتشف قريبًا ما هي الإلكترونيات المرنة.

إن تحديد حدود التطور التكنولوجي، الذي بدأ في القرن العشرين، أصبح أمراً غير ممكن اليوم. تندمج العلوم المختلفة، وتتطور التقنيات الحيوية الإلكترونية والذكاء الاصطناعي وغير ذلك الكثير. لقد تم بالفعل استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بنجاح، وكشفت ولاية كارولينا الشمالية عن تقنية طموحة للغاية للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المعدن المنصهر. تكنولوجيا جديدةممكن بدون جهد خاصتطبيق التكنولوجيا في أي إنتاج.

ملاحظة على الإلكترونيات

دور الإلكترونيات في إنشاء أنظمة التحكم المتكاملة للآلات والآليات. الجانب الاجتماعي والاقتصادي للخلق وتطوير الإنتاج و الاستخدام الفعال التكنولوجيا الالكترونيةفي الاقتصاد الوطني . 6

مفاهيم أساسيةالتكنولوجيا الالكترونية. المصدر الحالي. مصدر الجهد. مطابقة المصدر مع الحمولة. العناصر السلبية للدائرة الكهربائية ومعلماتها. المقاومات والمكثفات والمحاثات ووصلاتها. محولات. أنواع العناصر السلبية وخصائصها ومجالات تطبيقها. عامل الحمولة. نظام أبجدي رقمي لتعيين العناصر السلبية على مخططات الدوائر وعلى المنتجات. 10

أنواع ومعلمات الإشارات الكهربائية. السعة والفعالة ومتوسط ​​قيمة الجهد والتيار للتذبذب الكهربائي. مدة النبضة، فترة التكرار، التردد، دورة العمل، ارتفاع وهبوط النبضة. 16

الدوائر الكهربائية. دمج التمايز. الرسوم البيانية ناقلات الفولتية والتيارات. مرور إشارة مستطيلة من خلالها (مرشح الترددات المنخفضة ومرشح الترددات العالية). الدوائر التذبذبية المتوازية والمتسلسلة. رنين التيار والجهد. خصائص السعة والتردد وتردد الطور للدوائر الكهربائية ومعلماتها.. 18

المفاهيم الأساسية لنظرية التوصيل الكهربائي لأشباه الموصلات. تقاطع ثقب الإلكترون p-n. خصائص الجهد الحالي. الانجراف والانتشار الحالي. الحاجز وسعة الانتشار للوصلة p-n. إمكانية استخدامها والتأثير على خصائص الثنائيات. أنواع انهيار تقاطع pn. 18

الثنائيات أشباه الموصلات. مبدأ التشغيل. التصنيف والمعلمات. الثنائيات والجسور المعدل. التوصيلات المتوازية والمتسلسلة للثنائيات. الثنائيات زينر والمثبتات. الدوالي. هان، شوتكي، النفق، المعكوس، ثنائيات طيران الانهيار الجليدي. 25

أجهزة أشباه الموصلات بدون وصلات. الثرمستورات (الثرمستورات، البوزيستورات، الثرمستورات المسخنة بشكل غير مباشر)، المكثفات، مقاييس الضغط، المقاومات المغناطيسية، مستشعر هول، الخصائص الرئيسية. مجالات تطبيقها. 25

نظام التعيين للمحلي والمستورد أجهزة أشباه الموصلات(الثنائيات، الثايرستور، الترانزستورات، الرقائق الإلكترونية) 34

الأجهزة الكهروضوئية وأشباه الموصلات التي تنبعث من نطاق الليزر المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. أزواج الضوئية. تطبيقهم. أنظمة العرض الديناميكية. 38

الثايرستور. التصميم ومبدأ التشغيل. وضع التشغيل، التصنيف، التعيين، المعلمات. الصمام الثنائي والصمام الثلاثي والرباعي والترانزستورات القابلة للتشغيل وغير القابلة للتشغيل. خصائص IV للثايرستور، عملية الانتقال من الحالة المغلقة إلى الحالة المفتوحة والعودة. أنواع، حرف او رمزالثايرستور. عمل الثايرستور في الدوائر التيار المباشر. التحكم في مرحلة الثايرستور. منظمات الجهد والمثبتات على الثايرستور. 45

الترانزستورات ثنائية القطب(ببت). المعلمات الكهربائية والتشغيلية. خصائص المدخلات والمخرجات والتدفق. الدوائر المكافئة للترانزستور ومعلماتها التفاضلية. الخصائص الإحصائية(ح-المعلمات) BPT. دوائر التبديل BPT (مع باعث مشترك، جامع مشترك، قاعدة مشتركة). هُم تحليل مقارنومجالات التطبيق. معادلة إيبرس-مول، معامل درجة حرارة تيار المجمع، مقاومة الباعث الداخلي، أقصى كسب للجهد، التأثير المبكر، تأثير ميلر. 50

الترانزستورات أحادية القطب (ذات التأثير الميداني) (FET). مبدأ تشغيل PT مع تقاطع p-n. خصائص الصرف (الإخراج) وبوابة الصرف (من خلال) PT، المعلمات الرئيسية. معدن PT - عازل - أشباه الموصلات (MDS) ومعدن - أكسيد - أشباه الموصلات (MOS) مع القنوات المدمجة والمستحثة والتصميم والخصائص والمعلمات. قطبية الفولتية الموردة وميزات استخدام PT. دوائر لتشغيل PT مع مصدر مشترك (CS)، استنزاف مشترك (CS)، بوابة مشتركة (G). تحليل مقارن لBPT وPT. ترانزستورات IGBT.. 56

المعلمات والخصائص الرئيسية مكبرات الصوت الإلكترونية. معلومات عامة. الخصائص الأساسية وتصنيف وهيكل مكبر الصوت. السعة والتردد والسعة وخصائص المرحلة. المعلمات الرئيسية الخاصة بهم. ضوضاء مكبر الصوت (ضوضاء حرارية، طلقة، ضوضاء وميض). الضوضاء الحالية والجهد. تعتمد معايير استخدام PT وBPT على متطلبات تقليل الضوضاء عند ممانعات مصدر الإشارة المختلفة. الوضع المشترك والتدخل المضاد للمرحلة. طرق الحد منها وحمايتها. 58

مراحل مكبر للصوت لـ PT وBPT. الوضع الإحصائي لتشغيل مرحلة مكبر الصوت، واختيار نقطة التشغيل، ودوائر ضبط جهد التحيز لـ BPT. حساب شلالات التيار المباشر والمتناوب مع OE وOK. تحليل مقارن للشلالات OE، OK، OB. تتالي مع OE كمحول الجهد الحالي، تتالي مقلوب الطور. مراحل مضخم التيار المستمر، ودوائر ضبط الجهد المتحيز، وخصائص تشغيلها وشمولها. الحمل الديناميكي ومصدر التيار والمرايا الحالية وعاكسات التيار على DC وBPT. إضعاف تأثير درجة الحرارة والتأثير المبكر. مرآة ويلسون الحالية, مقاومة الإخراجالمصدر الحالي. مجالات الاستخدام. 63

ردود الفعل في مكبرات الصوت. الإيجابية (POS) والسلبية (NOS) التقيمات. معامل نظام التشغيل وعمق نظام التشغيل. تأثير نظام التشغيل على معلمات وخصائص مكبرات الصوت. OOS التسلسلي والمتوازي للجهد والتيار، وتتبع الموافقة المسبقة عن علم. أمثلة على مخططات الدوائر مع نظام التشغيل.. 66

دوائر متكاملة. المبدأ المتكامل لتصنيع وتطبيق المكونات الإلكترونية. أشباه الموصلات دوائر متكاملةوتصنيفها والغرض منها ومجالات التطبيق. الدوائر الدقيقة التناظرية والرقمية والتناظرية إلى الرقمية... 74

مصادر الطاقة الثانوية للأجهزة الإلكترونية. تصنيف ومعلمات المقومات. جسر نصف موجة وكامل الموجة ونقطة المنتصف، أحادية الطور وثلاثية الطور، مقومات متحكم فيها وغير متحكم فيها. مخطط لاريونوف. مضاعفات الجهد. مخطط لاتور. مرشحات منع التعرج...77

مثبتات الجهد والتيار. مخطط كتلة لإمدادات الطاقة المستقرة. المعلمات والتعويضات، المتوازية والمتسلسلة، القابلة للتعديل وغير المنظمة، مثبتات الجهد والتيار أحادية القطب ومتعددة الأقطاب. مثبتات المرجع أمبير. حماية التيار والجهد. مثبتات التعزيز الرئيسي والباك والمثبتات العكسية. الرسوم البيانية الوظيفية للمثبتات الرئيسية وتبديل مصادر الطاقة للأجهزة الصغيرة الحجم. رسم تخطيطي للمثبتات. 83

مضخمات التيار المباشر (DCA). UPT مع الاتصال المباشربين المراحل ونوع التعديل وإزالة التشكيل (MDM). طرق التعديل. مراحل المضخم التفاضلي (DA) على BPT وPT. طرق التعويض عن الإزاحة والانجراف. التحليل المقارن ومجالات التطبيق. تشغيل جهاز التحكم عن بعد في أوضاع الإشارة الطورية والمضادة للطور وعند استخدام الحمل الديناميكي. 88

مكبرات الصوت التشغيلية المتكاملة (op-amps) وتطبيقاتها. نوع وتعيين المرجع أمبير. أنواع مراحل الإدخال دائرة أمبير مبسطة. الغرض من الشلالات. نسبة رفض الوضع المشترك وتأثير جهد الإشارة. خصائص تردد السعة وتردد الطور، المعلمات الرئيسية لمضخم العمليات. طرق تقليل إجهادات القص والانجراف. كسب تردد القطع و السرعة القصوىزيادة في إشارة الإخراج. 101

أمثلة البناء الدوائر التناظريةعلى المضخمات التشغيلية (مكبرات الصوت العاكسة وغير العاكسة، والمكررات، والمضافات، والمطرحات، والمتكاملات، وأجهزة التفاضل، وأجهزة التفاضل والتحويل العالية ترددات منخفضة، مرشحات تمرير النطاق والشق، الجيراترات، محولات الجهد الحالي، مقومات الدقة، الأعضاء الفارغة، المرحلات الإلكترونية، المقومات، وما إلى ذلك). تطبيق المضخمات التشغيلية في الروبوتات وأنظمة التحكم. 105

تشكيل ومولدات إشارات النبض على أساس المضخمات التشغيلية. المقارنات، مشغلات شميت. مولدات الجهد المقاس خطيا على المرجع أمبير.. 108

مضخمات الطاقة. أوضاع التشغيل مراحل مكبر الصوت(نشط، معكوس، قطع، تشبع) وتطبيقاتها. مضخمات الطاقة أحادية الطرف. محولات الدفع والسحب ومكبرات الطاقة بدون محولات. مراحل الإخراج متكاملة وتستخدم الترانزستورات من نفس الموصلية. ردود الفعل الجهير. اتصال سعوي وكلفاني مع الحمل. التشوهات اللاخطية في مضخمات القدرة وطرق تقليلها. أوضاع التشغيل من الفئة A، B، AB، C، D، والتحليل المقارن ومجالات تطبيقها. طرق ضبط الجهد التحيز وتثبيت درجة الحرارة. تشغيل الترانزستورات باستخدام دوائر دارلنجتون وزيكلاي. المقاومة الحرارية. التأكد من الظروف الحرارية لمراحل الإخراج على PT وBPT. 112

مولدات التذبذبات التوافقية. شروط الإثارة الذاتية للمولدات (توازن الطور وتوازن السعة). المولدات الذاتية. استقرار التردد والسعة في المذبذبات الذاتية. الهزاز المتعدد. طرق ووسائل البناء. الهزازات المتعددة المتماثلة وغير المتماثلة باستخدام المضخمات التشغيلية. مبدأ التشغيل والرسوم البيانية للتوقيت. 114

المرشحات النشطة والسلبية. مرشحات التمرير العالي (HPF) ومرشحات التمرير المنخفض (LPF). مرشحات ممر الموجة والشق (التوقف)، LC وRC. نطاق المرور، نطاق التوقف، عامل الجودة، التوهين، الميل في قسم الانتقال. مرشحات بتروورث، بيسيل، تشيبيشيف، إلخ. المزايا والعيوب. مرشح سالين وكاي. مرشح نظام التشغيل الموازي، مرشح عالمي وثنائي، جيراتور. 117

تعديل. أنواع التعديل: السعة، التردد، المرحلة. إيجابيات - سلبيات. أنواع تعديل النبض: سعة النبض (PAM)، رمز النبض (PCM)، عرض النبض (PWM)، طور النبض (PPM). مجالات الاستخدام. مخطط كتلة لتحويل إمدادات الطاقة. 117

محولات الجهد الرئيسية. مستطيلة ورنانه. ضربة واحدة وضربتين. مع اتصال ديود مباشر وعكس. جسر، نصف جسر، بنقطة وسط. مع الاستقلال والتحفيز الذاتي. الترانزستور والثايرستور. ميزات الاستخدام ومجالات التطبيق. 117

الأساسيات المنطقية الأجهزة الرقميةوالكمبيوتر. المتغيرات الثنائية ووظائف التبديل، الأساسية وظائف منطقية، القوانين الأساسية للجبر المنطقي، أشكال التمثيل والتقليل من وظائف التبديل. 117

قاعدة ابتدائيةالدوائر الرقمية الدقيقة. عناصر المنطقو، أو، ليس على الثنائيات والترانزستورات ثنائية القطب والتأثير الميداني. العناصر المنطقية الأساسية للترانزستور الثنائي والترانزستور والترانزستور والمنطق المزدوج للباعث. عناصر منطقية تعتمد على ترانزستورات MOS متشابهة ومتكاملة. عناصر منطقية مع ثلاث حالات إخراج. فتح الدوائر الدقيقة جامع. تقاسم الرقائق سلسلة مختلفة. 117

مشغلات متكاملة. المشغلات غير المتزامنة والمتزامنة. مشغلات RS- وJK- وD- وT. مبدأ التشغيل، المخططات الهيكلية والدوائر، مخططات توقيت دوائر الزناد، معالمها الرئيسية. تطبيق دوائر الزناد لإنشاء أنظمة التحكم الرقمية. 117

عدادات النبض. العدادات الثنائية والعدادات ذات معاملات العد التعسفية. مبدأ التشغيل، المخططات الهيكلية والدوائر، مخططات توقيت العدادات، معالمها الرئيسية. أنواع العدادات وميزات استخدام العدادات عند إنشاء أنظمة التحكم الرقمية. 117

السجلات. السجلات المتوازية والمتسلسلة والمتوازية. المخططات الهيكليةوميزات التشغيل والمعلمات الأساسية للسجلات بأنواعها المختلفة. باستخدام السجلات في الأنظمة الرقميةإدارة. 117

المضافات الثنائية. الإضافات الثنائية أحادية البت. إضافات متعددة البتات متوازية. المخططات الهيكلية وميزات العمل. المؤشرات الرئيسية. 117

دور الإلكترونيات في إنشاء أنظمة التحكم المتكاملة للآلات والآليات. الجانب الاجتماعي والاقتصادي لإنشاء وتطوير الإنتاج والاستخدام الفعال للمعدات الإلكترونية في الاقتصاد الوطني

إلكترونيات هو مجال من مجالات العلوم والتكنولوجيا يتعامل مع تطوير وتصميم الأجهزة التي تستخدم حركة الجسيمات المشحونة في الفراغ والغازات والمواد الصلبة (أشباه الموصلات بشكل أساسي)، وإنشاء أجهزة تعتمد عليها. وهذا علم يتطور بسرعة منذ بداية القرن العشرين وله تأثير كبير على تطور الحضارة.

بداية تطور الالكترونيات ( أنابيب مفرغة: الصمام الثنائي 1903، الصمام الثلاثي 1905) يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالحاجة إلى تطوير الاتصالات، وقبل كل شيء، الاتصالات اللاسلكية. وتجدر الإشارة إلى أنه قبل عام 1939، ارتبط تطور الأنابيب والدوائر المفرغة باستخدامها بشكل أساسي لاحتياجات البث الإذاعي، الذي كان أهم مستهلك للإلكترونيات في ذلك الوقت. وفي تلك الفترة ظهرت معظم الأنابيب الإلكترونية المعروفة اليوم والدوائر الإلكترونية الأساسية التي لا تزال تستخدم حتى اليوم بتعديلاتها المختلفة.

الالكترونيات الصناعية التعامل مع الاستخدام العناصر الإلكترونيةوالدوائر في الصناعة، حيث أن مجال التكنولوجيا أحدث بكثير. تعود المحاولات الأولى لاستخدام الدوائر الأنبوبية في الصناعة، وبشكل أساسي في قياس المنشآت، إلى ثلاثينيات القرن الماضي. إلا أنها لم تعط نتائج جيدة بسبب هشاشة الأنابيب الإلكترونية وكبر كتلتها وأبعادها، على الرغم من أن الخصائص الأخرى لهذه الأجهزة كانت مرضية. ولم تستخدم نتائج هذه التجارب المبكرة على نطاق واسع إلا خلال الحرب العالمية الثانية، عندما كان لا بد من تلبية طلبات الإنتاج المتزايدة وسط نقص حاد في العمالة. أتمتة الإنتاج، التي بدأ إدخالها خلال تلك الفترة، لا يمكن أن تتم بدون الأجهزة الإلكترونية. أثبتت الدوائر الإلكترونية أيضًا أنه لا غنى عنها في بعض منشآت القياس والتحكم.

تسارع تطور الإلكترونيات الصناعية بشكل ملحوظ في فترة ما بعد الحرب، خاصة بعد الاستخدام الواسع النطاق لأجهزة أشباه الموصلات في الخمسينيات (1947 - ظهور الترانزستور الأول). مع ظهور أجهزة أشباه الموصلات، أصبح من الممكن تصغير الأجهزة بشكل كبير وتقليل استهلاكها للطاقة، وزيادة وقت التشغيل، وما إلى ذلك. الآن فقط أصبح من الممكن البدء في بناء أجهزة إلكترونية معقدة للغاية، على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر ذات الأبعاد الصغيرة والتكلفة المنخفضة والعالية الموثوقية، المقابلة للمتطلبات الصناعية.

في السنوات الاخيرةتم تحديد المجالات الرئيسية التالية لتطبيق الدوائر الإلكترونية في الصناعة:

· أجهزة قياس الكميات الفيزيائية المختلفة الكهربائية وغير الكهربائية.

· أجهزة لدراسة المواد مثل المعادن بالطرق الكهربائية والمغناطيسية دون إتلافها.

· أجهزة التنظيم والتحكم الآلي في مختلف العمليات أو المنشآت الصناعية، وكذلك لإدارة المرافق الاقتصادية المختلفة؛

· تركيبات التلفزيون الصناعية المستخدمة للتحكم ومراقبة مختلف الأشياء أو العمليات؛

· الأجهزة المساعدة المستخدمة في بعض العمليات التكنولوجية، على سبيل المثال العمليات الحرارية (التسخين بتيارات عالية التردد) أو تلك الناتجة عن الإشعاع فوق الصوتي (التخثر، المعالجة، تنظيف الأسطح، إلخ).

عند قياس الكميات الكهربائية، تكون الدوائر الإلكترونية مطلوبة في الحالات التي تكون فيها التأثيرات الكهربائية ضئيلة للغاية بحيث يتعذر دراستها بالطرق الكلاسيكية. يحدث هذا، على سبيل المثال، عند قياس التيارات والفولتية الصغيرة، والتغيرات الصغيرة في السعة، وما إلى ذلك، إذا كانت حساسية الفولتميتر التقليدية أو أجهزة القياس أو الجسور غير كافية لإجراء القياسات. وفي هذه الحالة، من الضروري تضخيم القيمة المقاسة إلى قيمة مسجلة بالطرق التقليدية. غالبًا ما تنشأ مشكلات مماثلة عند قياس الكميات غير الكهربائية باستخدام الطرق الكهربائية، عندما تكون الإشارات الصادرة في محول طاقة القياس الأساسي غير مهمة. وفي هذه الحالة يتم التضخيم باستخدام الدوائر الإلكترونية.

أهمية عظيمةكما أن لديهم أجهزة إلكترونية لدراسة خواص المواد بطرق مختلفة. وتعتمد العديد من هذه الطرق على العلاقة بين الخواص الميكانيكية والكهربائية أو المغناطيسية للمواد التي تتم دراستها. يمكن اختزال دراسة المادة في قياس خصائصها باستخدام طريقة مغناطيسية أو كهربائية، وهو أمر مريح للغاية، نظرًا لسهولة إجراء هذا القياس، ويمكن تشغيله آليًا، وما إلى ذلك. وفي هذه الحالة، لا تؤدي الدراسة إلى إلى تدمير أو تلف المنتج. وهذا أمر مهم للغاية، حيث أن الدراسات التي تؤدي إلى تدمير عينة الاختبار، على سبيل المثال، التمزق، لا يمكن إجراؤها إلا على نسخ قليلة من مجموعة المنتجات المصنعة. وبالتالي فإن نتائج القياس في هذه الحالة تكون عشوائية ولا توفر الثقة الكاملة في جودة المنتجات التي لم يتم اختبارها. تعتبر طرق الاختبار غير المتلفة أكثر موثوقية لأنه يمكن تطبيقها على الدفعة المصنعة بأكملها، أي أنه يمكن اختبار كل منتج مصنع.

تحكم تلقائىوالتحكم في العمليات هي الآن من بين أكثر السمات المميزة التطور السريعتكنولوجيا. في هذا المجال التكنولوجي الجديد سريع التطور، تعد الأجهزة الإلكترونية عنصرًا مهمًا جدًا، وغالبًا ما يكون إلزاميًا، وتعتمد خصائصه على العناصر نوعية العملالنظام المنظم بأكمله. إن أحدث التطورات في مجال الأتمتة المرتبطة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية ستكون مستحيلة في المستوى الحالي من التطور التكنولوجي بدون الدوائر الإلكترونية. اغلق الاتصالتحدد الأتمتة والإلكترونيات التقدم المناسب لكلا المجالين التكنولوجيين.

ترتبط الإلكترونيات أيضًا ارتباطًا وثيقًا ببعض العمليات التكنولوجية التي تُستخدم فيها الأجهزة الإلكترونية عادةً كمصادر للتيارات عالية التردد. هذه هي عمليات التسخين عالية التردد، بالإضافة إلى العمليات المرتبطة بإشعاع الموجات فوق الصوتية عالي الطاقة. يتم استخدام الدائرة الإلكترونية في مثل هذا الجهاز لإنشاء تيارات عالية التردد القوة المطلوبةوبالتالي فهو يرتبط بشكل غير مباشر فقط بهذه العملية التكنولوجية، ومع ذلك فهو إلزامي.

يمكن لأجهزة التلفزيون نقل صورة أي منشأة صناعية إلى مسافة تعسفية، على سبيل المثال إلى المرسل أو موظفي الخدمة. يلعب التلفزيون الصناعي دورًا مهمًا عندما تكون عمليات المراقبة المباشرة مستحيلة بسبب ظروف التشغيل، على سبيل المثال في الأجواء المسمومة وفي المناطق ذات المستويات العالية من الإشعاع (المفاعلات النووية) وما إلى ذلك.

نشأت الروبوتات باعتبارها اتجاهًا علميًا وتكنولوجيًا جديدًا نتيجة للتقدم الهائل في التنمية تكنولوجيا الكمبيوتروالميكانيكا. تمثل الروبوتات فئة جديدة من الآلات التي تؤدي وظائف العمال وآلات المعلومات في نفس الوقت.

إن ظهور الروبوتات مدفوع باحتياجات المجتمع النامي. لا يمكن تلبية الاحتياجات المتزايدة للسكان إلا على أساس مزيد من النمو في إنتاجية العمل. إن الاحتياطي الأكثر أهمية لهذا النمو في ظروف نقص العمالة هو الميكنة الشاملة وأتمتة الإنتاج. إن النجاحات الكبيرة في أتمتة الهندسة الميكانيكية في الإنتاج الضخم والواسع النطاق القائم على استخدام الأجهزة الأوتوماتيكية غير القابلة لإعادة البرمجة أتاحت الحصول على أداء عاليالعمالة بأقل تكاليف الإنتاج. ومع ذلك، 70٪ المنتجات الحديثةيتم إنتاج الهندسة الميكانيكية في سلسلة صغيرة ومتوسطة. في ظل هذه الظروف، لا يمكن استخدام وسائل الأتمتة التقليدية ويتم تحقيق مرونة الإنتاج اللازمة من خلال استخدام العمل اليدوي.

أدى تمايز عملية الإنتاج إلى سلسلة من العمليات البسيطة المتكررة إلى أعمال عمل رتيبة ومملة يقوم بها الأشخاص على خط التجميع. يجب أن يكون العمل الخالي من المحتوى الإبداعي والرتيب والمهدد للحياة من نصيب الروبوتات.

ما هو الروبوت وما هو المحتوى العلمي والتقني لهذا المصطلح؟ هناك تعريفات عديدة لمفهوم "الروبوت". ويظهر تحليلهم أن الخصائص الأساسية للروبوت تشمل تجسيمه (التشابه مع الشخص) عند التفاعل مع البيئة: التنوع، ووجود عناصر الذكاء، والقدرة على التعلم، ووجود الذاكرة، والقدرة على التنقل بشكل مستقل في البيئة. البيئة، الخ. وبناء على هذه الخصائص تم صياغة التعريف التالي. الروبوت عبارة عن آلة أوتوماتيكية مصممة لإعادة إنتاج الوظائف الحركية والعقلية للإنسان، كما يتمتع بالقدرة على التكيف والتعلم في عملية التفاعل مع البيئة الخارجية. هذا نوع جديد من الآلات الأوتوماتيكية. تم تصميم الآلات التقليدية لأداء نفس العملية عدة مرات. الأمثلة النموذجية هي الآلات الأوتوماتيكية، وآلات تغيير العملات المعدنية، وبيع التذاكر، والصحف، وما إلى ذلك. على عكسهم، الروبوتات - أنظمة عالميةمتعددة الأغراض؛ إنهم قادرون ليس فقط على أداء الكثير عمليات مختلفة، ولكن أيضًا لإعادة التدريب بسرعة من عملية إلى أخرى.

تنتشر الروبوتات على نطاق واسع في الصناعة وفي المقام الأول في الهندسة الميكانيكية. تسمى هذه الروبوتات الصناعية.

تجدر الإشارة إلى المزايا التالية.

يعد تحسين السلامة المهنية أحد الأغراض الأساسية للروبوتات. من المعروف أن غالبية الحوادث الصناعية تنطوي على إصابات في اليد، خاصة أثناء عمليات التحميل والتفريغ. يتيح استخدام الروبوتات تحسين ظروف العمل التي قد تكون خطرة على صحة الإنسان: في المسابك، وفي وجود مواد مشعة، ومواد كيميائية ضارة، عند معالجة القطن، والأسبستوس، وما إلى ذلك.

عند استخدام الروبوتات، يتم تكثيف عملية العمل، وزيادة إنتاجية العمل، واستقرارها أثناء التحول، وزيادة نسبة التحول في المعدات التكنولوجية الرئيسية، مما يحسن المؤشرات الفنية والاقتصادية للإنتاج. تتحسن جودة المنتج. على سبيل المثال، تتحسن جودة اللحام بسبب الالتزام الصارم بالنظام التكنولوجي. يتم تقليل الخسائر الناجمة عن العيوب المرتبطة بأخطاء المشغل. من الممكن أيضًا توفير المواد. على سبيل المثال، عندما يقوم أحد العمال بطلاء سيارة، فإن 30٪ فقط من الطلاء يصل مباشرة إلى السيارة، ويتم نقل الباقي بعيدًا عن طريق تهوية مكان العمل. مع استخدام الروبوتات، إنتاج جديد بشكل أساسي و العمليات التكنولوجية، والتقليل من الآثار الضارة على البشر.

ومع ذلك، فإن فعالية استخدام الروبوت تظهر فقط عندما التنظيم السليمتفاعلها مع المعدات التي يتم خدمتها والبيئة الخارجية. مهمة الروبوتات ليست فقط إنشاء الروبوتات، ولكن أيضًا تنظيم الإنتاج الآلي بالكامل.

إن إدخال الروبوتات في الإنتاج محفوف ببعض الصعوبات.

لا تزال الروبوتات باهظة الثمن وليست دائمًا فعالة بدرجة كافية. روبوت صناعيليس قادرًا دائمًا على استبدال خدمة العامل بالكامل المعدات التكنولوجيةأو إجراء عملية تكنولوجية، ولكن لا يمكن إلا أن يحرره من العمل الجسدي الرتيب، ويغير طبيعته ومحتواه، ويجعله أقرب إلى عمل الضابط.

العناصر الرئيسية الكفاءة الاقتصاديةالروبوتات التي تؤخذ في الاعتبار في حسابها هي صناعية واجتماعية. هذه الميزة تميز الروبوتات عن الخيارات الأخرى تكنولوجيا جديدة، فيما يتعلق بذلك تم تطوير منهجية خاصة بين الصناعات لتقييم الكفاءة الاقتصادية لإنشائها واستخدامها.

المفاهيم الأساسية للتكنولوجيا الإلكترونية.

مصدر الجهد

مصدر للطاقة الكهربائية له جهد ثابت عند أطرافه الخارجية، مستقل عن التيار المستهلك من هذا المصدر.

ص– المقاومة الداخلية للمولد

ر- مقاومة الحمل

ه – مولد emf

ش = ه - أنا ص

يتم تحقيق ذلك عندما تكون المقاومة الداخلية للمصدر قريبة من 0 أو صغيرة بشكل غير متناسب مقارنة بمقاومة الحمل (الظروف المثالية ص = 0). ص >> ص

عادة، بالنسبة لإمدادات الطاقة للأجهزة الإلكترونية، لتعيين أوضاع التشغيل الثابتة، ص = 10 ص.

المصدر الحالي

مصدر للطاقة الكهربائية يزود تيارًا ثابتًا لدائرة خارجية، بغض النظر عن مقاومة الحمل. يكون هذا ممكنًا عندما تكون مقاومة الحمل الخارجي ضئيلة مقارنة بمقاومة المصدر الداخلي.

تستخدم كحمل جامع: ( kU=Rк/(Re+re0); Rk=ΔU/ΔI; وفي دائرة باعث المراحل التفاضلية. تستخدم أيضا في الكيمياء الكهربائية.

مطابقة المصدر مع الحمل:

يتم إطلاق الطاقة القصوى للحمل إذا كانت مقاومته مساوية لمقاومة المصدر.

R = r =>Pн =Pmax

تستخدم في أجهزة الإرسال للاستقبال الطاقة القصوىوفي دوائر عالية التردد للحصول عليها الحد الأدنى من الانعكاسموجات الحمل.

العناصر السلبية

(المقاومات، المكثفات، المحاثات) يتم تمثيلها على المخططات كمقاومة مقاومة رالحاويات جالحث ل.

عندما نتحدث عن الإلكترونيات، فإننا نتخيل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وأفران الميكروويف والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة. وفي الوقت نفسه، هذا ليس فقط مجال التكنولوجيا الذي يتم فيه إنشاء هذه الأجهزة. وهو أيضًا علم يدرس العمليات التي تحدث مع الجسيمات المشحونة. من غير المرجح أن نحصل على إجابة لسؤال متى ظهرت الإلكترونيات. ولكن من الممكن تمامًا تتبع تاريخ تطورها.

الالكترونيات الحديثة

في الإلكترونيات الحديثة، يمكن تحديد المجالات الرئيسية التالية.

مستهلكى الكترونيات. وهذا يشمل جميع الأجهزة المنزلية - أجهزة التلفزيون، والمواقد الكهربائية، والمكاوي، والهواتف المحمولة، وما إلى ذلك. تستخدم هذه الأجهزة الجهد الكهربائيأو التيار الكهربائي أو المجال الكهرومغناطيسي أو الموجات الكهرومغناطيسية.

طاقة. هذا هو إنتاج ونقل واستهلاك الطاقة الكهربائية. ويشمل ذلك أيضًا الأجهزة الكهربائية عالية الطاقة - محطات توليد الطاقة والمحركات الكهربائية وخطوط الكهرباء.

الالكترونيات الدقيقة. وهي بدورها مقسمة إلى الإلكترونيات الضوئية، ومعدات الصوت والفيديو والإلكترونيات الرقمية.

تستخدم أجهزة الإلكترونيات الضوئية لتحويل الإشعاع الضوئي إلى كهرباء. وتشمل هذه الثنائيات الضوئية والترانزستورات الضوئية والمقاومات الضوئية وما إلى ذلك. وهناك نوع آخر من الأجهزة: مصابيح LED والليزر والمصابيح المتوهجة، على العكس من ذلك، تحول التيار الكهربائي إلى إشعاع ضوئي.

معدات الصوت والفيديو هي جهاز يتم من خلاله تحويل الصوت والصورة.

تشمل الإلكترونيات الدقيقة الرقمية أجهزة الكمبيوتر، أجهزة التلفاز الرقميةوالهواتف المحمولة ولوحات التحكم بالجهاز وما إلى ذلك.

العنصر النشط الرئيسي في الإلكترونيات هو الدائرة الدقيقة.

من التاريخ

كيف جاءت الإلكترونيات؟

من الصعب على الإنسان المعاصر أن يتخيل كيف يمكن نقل المعلومات إليه مسافة طويلةدون الحاجة إلى هاتف أو راديو أو كمبيوتر متصل بالإنترنت. وفي الوقت نفسه، كانت البشرية دائمًا بحاجة إلى تبادل المعلومات. وقد تم ذلك من قبل الأكثر طرق مختلفة. كان القدماء يحذرون بعضهم البعض من الخطر بالصراخ وإشعال النيران وقرع الطبول. في وقت لاحق، ظهر بريد الحمام، تم إحضار الأخبار بواسطة رسل خاصين. في الصين، تم نقل المعلومات باستخدام الطائرات الورقية، ملونة بشكل مختلف اعتمادًا على نوع المعلومات التي يحملونها. وربما كانت الطريقة الأكثر شيوعًا للانتقال هي الضوء. وتم تركيب أبراج على طول خط الاتصال بالكامل، حيث أشعلت النار في كل منها بمجرد رؤيتها على البرج السابق. وهكذا تم نقل الإشارة عبر الدائرة. وفي وقت لاحق، عندما تم اختراع المرآة، بدأ إرسال الرسائل من برج إلى برج باستخدام الإشارات الضوئية المنعكسة. في البحر، تم استخدام شفرة مورس لنقل المعلومات، حيث تم تشفير الأحرف باستخدام مواضع مختلفة لأعلام الإشارة.

في كلمة واحدة، الأكثر طرق مختلفةلقد توصلت الإنسانية إلى الكثير، لكنهم جميعا عملوا فقط على مسافة قصيرة وكان من الصعب العمل بشكل طبيعي عندما تدهورت الرؤية.

أول تلغراف كهرومغناطيسي

شيلينغ التلغراف الكهرومغناطيسي

لقد تغير كل شيء عندما تم اختراع التلغراف الكهربائي. بتعبير أدق، كان التلغراف الكهرومغناطيسي الذي يستخدم الكهرومغناطيسية لنقل الإشارات.

حاول العديد من علماء الفيزياء إنشاء مثل هذا الجهاز، ولكن تم اختراعه لأول مرة من قبل دبلوماسي روسي، مخترع مهندس كهربائي، ألماني البلطيق بالولادة، بافيل لفوفيتش شيلينغ. بعد اكتشاف أورستد لتأثير التيار الكهربائي على الإبرة المغناطيسية، أدرك إمكانية إنشاء تلغراف بناءً على هذه الظاهرة. يتكون جهاز الإرسال الخاص به من 16 مفتاحًا، والتي تم من خلالها إغلاق الدوائر الكهربائية للتيار الأمامي والخلفي. تم تركيب 6 مضاعفات بإبر مغناطيسية على جهاز الاستقبال. تم تعليق هذه الأسهم على المواضيع. تم ربط دوائر ورقية بيضاء بهم من جانب ودوائر سوداء من الجانب الآخر. ومن خلال إغلاق الدائرة باستخدام المفاتيح، يتم إرسال تيار في اتجاه أو آخر. وفي جهاز الاستقبال، وتحت تأثير التيار الكهربائي، انحرفت إحدى الإبر المغناطيسية باتجاه دائرة بيضاء أو سوداء، حسب اتجاه التيار. تم ترميز الحروف الأبجدية بهذه الطريقة. تم توصيل الأجهزة بواسطة كابل تحت الأرض.

بافل لفوفيتش شيلينغ

أظهر شيلينغ اختراعه لأول مرة في 21 أكتوبر 1832 في شقته الخاصة. وفي وقت لاحق قام بتركيب هذا التلغراف في سانت بطرسبرغ بين قصر الشتاء ومبنى وزارة السكك الحديدية.

قام العالم الألماني كارل فريدريش غاوس والعالم الألماني ماكس فيبر بإنشاء تعديلاتهما على التلغراف الكهرومغناطيسي. ولكن على مسافات طويلةلم يتم استخدامها.

تم إنشاء أول خط تلغراف، يعمل على مسافة 5 كم، في عام 1838 على يد الفيزيائي الألماني كارل أوغست شتاينهيل.

في عام 1895، اخترع الفيزيائي الروسي ألكسندر ستيبانوفيتش بوبوف الراديو. لقد كانت اتصالات لاسلكية، حيث كانت الموجات الكهرومغناطيسية تنتشر بحرية في الفضاء، دون موصلات. يمكن اعتبار هذا الحدث بداية ولادة الإلكترونيات.

الكسندر ستيبانوفيتش بوبوف

يشتمل نموذج الراديو الحالي على جهاز إرسال لاسلكي يصدر إشارة وجهاز استقبال يستقبلها. بدأ على الفور استخدام الاتصالات اللاسلكية على نطاق واسع في الشؤون العسكرية. وكانت هناك حاجة لعناصر جديدة لذلك. أخذت الإلكترونيات إنشائها.

عندما كانت أجهزة الكمبيوتر كبيرة

بالطبع، في عام 1905، لم تكن الدوائر الدقيقة موجودة بعد. ولكن هذا العام تم اختراع أنبوب الراديو. في أبسط صوره، كان عبارة عن وعاء زجاجي محكم الغلق وبداخله فراغ. تم إخراج قطبين كهربائيين - الكاثود والأنود. يؤدي الخيط الثالث وظيفة التسخين. تم تمرير تيار كهربائي من خلاله. تم تسخين الخيط إلى درجة حرارة عالية جدًا تصل إلى عدة مئات وأحيانًا آلاف الدرجات. تم إنشاء فرق جهد كبير يتراوح بين 100-300 فولت بين الأقطاب الكهربائية. تم تسخين الكاثود، الذي تم تطبيق الجهد السلبي عليه، وبدأ في انبعاث الإلكترونات. اندفع تيار من الإلكترونات إلى الأنود المتصل بمصدر جهد إيجابي. نشأ تيار كهربائي في المصباح.

الأنابيب الإلكترونية

منذ تلك اللحظة، بدأت الإلكترونيات في التطور على قدم وساق. تم تحسين أنابيب الراديو. في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين، تم إنتاج عدة ملايين منهم سنويا. مقاسات مختلفةوالتصاميم. لم يتم إنشاء التيار في بعضها بواسطة الإلكترونات، ولكن بواسطة الأيونات - جزيئات ذات شحنة موجبة. بناءً عليها، تم إنشاء أجهزة استقبال وأجهزة إرسال راديو جديدة تمامًا. ظهرت مشغلات التسجيلات، ومسجلات الأشرطة، والنماذج الأولى من أجهزة التلفزيون.

القاعدة الأساسية للحواسيب الأولى التي ظهرت بعد الحرب العالمية الثانية في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1948 وكانت تسمى الحواسيب (الحواسيب الإلكترونية)، كانت تتألف من أنابيب الراديو. آلات الحوسبة). وبما أن جهاز الكمبيوتر الواحد يحتوي على عشرات الآلاف من أنابيب الراديو، فقد كانت أجهزة الكمبيوتر هائلة الحجم. كما كانت هناك حاجة إلى قاعات كبيرة لاستيعابهم.

الكمبيوتر الأورال-1

وبطبيعة الحال، لا يمكن أن يستمر هذا لفترة طويلة. يمكن أن يقال ذلك مزيد من التطويرالإلكترونيات مرتبطة بالتطور معدات الحاسوب. مع مرور الوقت، تم استبدال أنابيب الراديو، التي تستهلك أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة، بثنائيات وترانزستورات من أشباه الموصلات.

ديود أشباه الموصلات

الثنائيات أشباه الموصلات

كيف يعمل أبسط جهاز شبه موصل، وهو الصمام الثنائي؟

يتكون من طبقتين من أشباه الموصلات متجاورتين. في إحدى الطبقات (n - الموصلية) يوجد فائض من الإلكترونات الحرة، وفي الطبقة الأخرى (p - الموصلية) يوجد نقص فيها، لذلك في المكان الذي لا يوجد فيه إلكترون كافٍ، تتشكل "ثقب" ، والتي لها شحنة موجبة.

إذا قمت بتطبيق شحنة سالبة على كاثود الصمام الثنائي (الطبقة التي يوجد فيها فائض من الإلكترونات)، وشحنة موجبة على القطب الموجب، فستبدأ حركة الشحنات، وسوف يتدفق تيار كهربائي خلال الفترة الانتقالية بين الطبقات. ويسمى هذا التضمين "مباشر". الصمام الثنائي مفتوح في هذه الحالة.

الصمام الثنائي مفتوح

إذا تم تطبيق شحنة سالبة على الأنود وشحنة موجبة على الكاثود، فإن الإلكترونات تبدأ في الانتقال إلى "الموجب" و "الثقوب" إلى السالب. لن يكون هناك تيار من خلال التقاطع. الصمام الثنائي مغلق.

الصمام الثنائي مغلق

مع ظهور الأجهزة شبه الموصلة، انخفض حجم أجهزة الراديو والتلفزيون وغيرها من الأجهزة بشكل ملحوظ، وتحسنت جودة عملها مستوى جديد. لم تعد أجهزة الكمبيوتر تشغل مساحات ضخمة، لكن أحجامها لا تزال كبيرة، وكان استهلاك الطاقة لا يزال مرتفعا للغاية.

دوائر متكاملة

دوائر متكاملة

لكن الإلكترونيات لم تقف ساكنة. تدريجيًا، أفسحت الثنائيات والترانزستورات الفردية المجال أمام الدوائر المتكاملة (ICs).

أي جهاز إلكتروني يعالج إشارة كهربائية. يحدث هذا باستخدام دائرة كهربائية لا تتضمن فقط الترانزستورات والثنائيات. كما أن لديها مكونات رئيسية أخرى: المكثفات والمقاومات والمحاثات. عند فجر تطور الإلكترونيات، تم دمجها في دائرة إلكترونية واحدة باستخدام الموصلات. وتقع هذه الدائرة بأكملها على لوحة واحدة. يمكن استبدال كل عنصر على حدة دون التأثير على العناصر الأخرى في الدائرة الكهربائية. وهذا ما فعله السيد، على سبيل المثال، عندما فشل التلفزيون.

وفي الدائرة المتكاملة، تم تجميع الدائرة الإلكترونية بأكملها التي تؤدي وظائف منطقية معينة في حزمة واحدة صغيرة الحجم.

وبطبيعة الحال، كانت هذه خطوة كبيرة إلى الأمام. وأدى إلى زيادة حادة في سرعة الأجهزة الإلكترونية. وعلى الرغم من أن أبعادها قد انخفضت بشكل كبير، على سبيل المثال، فإن سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) البالغة 8 ميجابايت فقط للكمبيوتر الروسي ES-1046 في الثمانينيات من القرن العشرين كانت لا تزال بحجم خزانة كاملة.

لوحات الدوائر المطبوعة

لوحة الدوائر المطبوعة

أصبح إنشاء الدوائر المتكاملة بمثابة قوة دافعة للتطور السريع للفرع الرئيسي للإلكترونيات الحديثة - الإلكترونيات الدقيقة.

في أي جهاز إلكتروني حديث، سواء كان جهاز كمبيوتر أو هاتف محمول أو تلفزيون أو غسالة، هناك لوحة الدوائر المطبوعة. في ذلك، لم تعد جميع التوصيلات الكهربائية تتم عن طريق الأسلاك. تم استبدالها بمسارات موصلة مغطاة برقائق النحاس. وهي موجودة على لوحة الدوائر المطبوعة هذه. هذه لوحة خاصة مصنوعة من عازل (textolite، getinax، إلخ). بالإضافة إلى المسارات الموصلة، فإنه يحتوي على منصات اتصال خاصة، وفتحات تركيب لتثبيت عناصر الراديو، وأسطح التدريع، وشرائح الموصل، وما إلى ذلك. يمكن أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة ذات طبقة واحدة، أو يمكن أن تتكون من عدة طبقات.

بالمناسبة، لا تحتاج إلى التفكير في ذلك لوحات الدوائر المطبوعةظهرت في القرن العشرين بالتزامن مع ظهور الدوائر الدقيقة. يعتبر الفيزيائيون سنة ميلادهم هي 1902، عندما قدم المهندس الألماني ألبرت هانسون، الذي كان مشاركا في التطورات في مجال الاتصالات الهاتفية، طلب براءة اختراع. تعتبر اللوحة التي أنشأها النموذج الأولي للوحات الدوائر المطبوعة الحديثة. كانت قاعدة لوحة هانسن عبارة عن ورق مشرب بالبارافين، حيث تم لصق شرائح من البرونز أو رقائق النحاس، والتي كانت بمثابة الموصلات.

لكن لوحات الدوائر المطبوعة بدأت تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الكهربائيةفي منتصف القرن الماضي. أولاً، تم ربط أنابيب الراديو بها في فتحات خاصة، ثم الترانزستورات، ثم الدوائر الدقيقة.

لم تتوقف الإلكترونيات عند الدوائر المتكاملة. وتتم عملية تقليل حجم العناصر النشطة فيه بشكل مستمر. والآن يبلغ حجم الترانزستور المجمع على شريحة أشباه الموصلات بضعة نانومترات فقط. أليس هذا تقدما كبيرا مقارنة بأنبوب الراديو الإلكتروني الذي وصل حجمه إلى عدة سنتيمترات؟

وكان هذا التقدم هو الذي سمح لأجهزة التلفاز وأجهزة الكمبيوتر، الهواتف المحمولةوغيرها من الأدوات لتصبح ما نراها في الوقت الراهن.

عندما يتحدثون عن التكنولوجيا الإلكترونية، يستحضر الخيال صورًا جميلة، منشآت مريحةوالأجهزة التي نتعامل معها الحياة اليومية. في الواقع، من الصعب أن نتخيل وقتًا لم تكن فيه أجهزة الصوت والفيديو المختلفة، وأجهزة الكمبيوتر، ساعة إلكترونيةوالآلات الموسيقية الكهربائية، الخ. كمية كبيرةتُستخدم المعدات الإلكترونية في مختلف الصناعات، مثل الهندسة الراديوية، زراعةوالطيران والملاحة الفضائية والطب والملاحة والتطورات العسكرية.

تشير التكنولوجيا الإلكترونية حاليًا أيضًا إلى الأدوات والأجهزة التي تعتمد على تدفقات الإلكترون وتفاعلها مع المادة والكهرباء. المجالات المغناطيسية.

تعتمد الأجهزة الإلكترونية على الأجهزة الإلكترونية.

الأجهزة الإلكترونية هي أجهزة إلكترونية أولية تؤدي وظائف محددة. هناك أجهزة إلكترونية ذات حالة فراغية وصلبة.

تشتمل الأجهزة الإلكترونية الفراغية على أنابيب الإلكترون وأنابيب أشعة الكاثود وغيرها من أجهزة التفريغ الكهربائي والغاز (المغنطرونات، والمضاعفات الضوئية، والمحولات الإلكترونية الضوئية، وما إلى ذلك).

تشمل أجهزة وأجهزة الحالة الصلبة الثنائيات أشباه الموصلات والترانزستورات والثايرستورات ومصابيح LED والثنائيات الضوئية وأشعة ليزر أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وأجهزة توليد التيار الكهربائي ونبضات الجهد وما إلى ذلك.

تشير التكنولوجيا الإلكترونية أيضًا إلى مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية المرتبطة باستخدام الأجهزة الإلكترونية الأولية، بدءًا من مكبرات صوت بسيطةوتنتهي بأجهزة الكمبيوتر المعقدة. تشغل الأجهزة الإلكترونية المتعلقة بتكوين إشارات الراديو والتعرف عليها وتحويلها مكانًا خاصًا. دراسات الإلكترونيات الراديوية ووصفها.

ويتميز مجال الإلكترونيات بأنه يشمل الأجهزة النبضية والأجهزة الإلكترونية المرتبطة بالتكنولوجيا الرقمية والحاسوبية.

أقسام الإلكترونيات المخصصة لأساليب دراسة الظواهر الفيزيائية وقياسات الكميات الفيزيائية وخصائص ومعلمات الأجهزة الإلكترونية، وكذلك الدوائر الكهربائية والمجالات الكهرومغناطيسية ذات الصلة هي أيضًا أقسام محددة. الأدوات التي تقيس المعلمات وعمليات الدراسة التي تحدث في الدوائر الكهربائيةوالأجهزة تسمى أدوات القياس الإلكترونية.

كل هذا يعطي سببا لاستخلاص النتائج. أن: "التكنولوجيا الإلكترونية (الإلكترونيات) هي مجال من مجالات العلوم والتكنولوجيا المرتبطة بدراسة وتنفيذ الخواص الفيزيائية وطرق البحث وممارسة استخدام الأجهزة القائمة على تفاعل الإلكترونات مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفراغ أو الجسم الصلب. "

عناصر المعدات الإلكترونية هي أجهزة وأجهزة إلكترونية منتجة صناعيًا تؤدي وظائف محددة. تشبه عناصر التكنولوجيا الإلكترونية وحدات البناء التي تُصنع منها أجهزة إلكترونية أكثر تعقيدًا. العناصر الأساسية أو الأساسية للمعدات الإلكترونية هي المقاومات والمكثفات والثنائيات والترانزستورات والدوائر الدقيقة وما إلى ذلك.

تسمى العناصر النشطة للمعدات الإلكترونية (مصابيح LED، وأشعة الليزر، والمقرنات الضوئية، ودوائر التحكم الدقيقة) أيضًا بالعناصر الإلكترونية، مما يؤكد قدرتها على أداء وظائف معينة.

قاعدة العناصر للمعدات الإلكترونية هي المجموعة الرئيسية من العناصر الإلكترونية المستخدمة في الإنتاج الصناعي للمعدات الإلكترونية المعقدة في هذه المرحلة التاريخية.

الإلكترونيات التناظرية هي التكنولوجيا الإلكترونية التي تعمل مع إشارات مستمرة(تغير الفولتية والتيارات باستمرار). تشمل الأجهزة الإلكترونية التناظرية مكبرات الصوت والخلاطات ومحولات التردد والمرشحات والجهد والتيار ومثبتات التردد بالإضافة إلى مولدات التذبذب التوافقي.

إلكترونيات النبض هي تقنية إلكترونية تعمل مع إشارات النبض (نبضات الجهد الواحد والتيار أو تسلسلات النبض). ومن أمثلة الأجهزة النبضية مكبرات الصوت والمولدات النبضية، ومحولات الجهد والتردد، وما إلى ذلك.

الإلكترونيات الرقمية هي تقنية إلكترونية تعمل مع قيم فردية (منفصلة) للجهد (التيارات والترددات) مقدمة في شكل أرقام. تشمل الأجهزة الإلكترونية الرقمية الأجهزة المنطقية التي تعمل بإشارات 0 و1، والمحولات التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية، والمعالجات الدقيقة، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية، وأجهزة الكمبيوتر المعقدة أجهزة الحوسبة. ترتبط الإلكترونيات الرقمية ارتباطًا وثيقًا بتقنية النبض، حيث يتم إرسال الإشارات فيها بتسلسل من النبضات.

يعتمد خط المعدات الإلكترونية بالكامل على قاعدة العناصر المستخدمة، والتي تم تخصيص تطويرها لأعمال العديد من العلماء وأبحاثهم واختراعاتهم. يمكن تقسيم مسار تطور التكنولوجيا الإلكترونية إلى عدة مراحل تبدأ باكتشاف الكهرباء ومواصلة دراستها.

الغرض من هذا العمل هو تتبع هذا المسار بمزيد من التفصيل، للتعرف على أساسيات تشغيل الأجهزة والأدوات الإلكترونية، وظهورها في عملية دراسة مختلف خصائص الكهرباء والظواهر من قبل العلماء والفيزيائيين من عصور مختلفة.

من الصعب اليوم اكتشاف محول على الحديد في أي جهاز منزلي أو مصدر طاقة. في التسعينيات، سرعان ما بدأت تصبح شيئًا من الماضي، مما أفسح المجال لتبديل المحولات أو تبديل مصادر الطاقة (المختصرة باسم SMPS).تتفوق مصادر تحويل الطاقة على المحولات من حيث الحجم وجودة جهد التيار المستمر المستلم فرص وافرةجهد الخرج والتيار القابل للتعديل، كما أنها مجهزة تقليديًا بحماية من الحمل الزائد لتيار الخرج. وعلى الرغم من أنه يعتقد أن تبديل إمدادات الطاقة...

واحدة من أهم الكميات في تكنولوجيا النبض هي دورة العمل S. تتميز دورة العمل S نبض مربع، ويحدد عدد المرات التي تكون فيها فترة النبضة T أكبر من مدتها t1. لذا، فإن الموجة المربعة، على سبيل المثال، لديها دورة عمل تبلغ 2، حيث أن مدة النبضة في مثل هذا التسلسل تساوي نصف دورتها. ويحتوي البسط والمقام على فترات تقاس بالثواني، لذا فإن دورة العمل هي كمية بلا أبعاد. للإشارة، دعونا نتذكر أن التعرج هو تسلسل نبضي حيث تكون مدة الجزء الموجب من النبضة...

عندما يكون من الضروري قمع التيارات المتناوبة لطيف تردد معين في الدائرة، ولكن في نفس الوقت تمرير تيارات بترددات أعلى أو أقل من هذا الطيف بشكل فعال، يمكن لمرشح LC السلبي على العناصر التفاعلية - مرشح التمرير المنخفض (LPF) يكون مفيدًا (إذا كان من الضروري تمرير التذبذبات بتردد أقل محددًا بشكل فعال) أو مرشح تمرير عالي (إذا لزم الأمر، تخطي التذبذبات بتردد أعلى من التردد المحدد بشكل فعال).يعتمد مبدأ بناء هذه المرشحات على خصائص الحث والسعات...

في إحدى المقالات السابقة، نظرنا إلى مبدأ التشغيل العام لمصححات معامل القدرة النشطة (PFC أو PFC). ومع ذلك، لن تعمل أي دائرة مصححة بدون وحدة تحكم، وتتمثل مهمتها في تنظيم التحكم بشكل صحيح في ترانزستور التأثير الميداني في الدائرة الشاملة.كمثال صارخ على وحدة تحكم PFC عالمية لتنفيذ PFC، يمكننا الاستشهاد بالدائرة الصغيرة الشهيرة L6561، المتوفرة في حزم SO-8 وDIP-8 والمخصصة لبناء وحدات تصحيح عامل طاقة الشبكة بتصنيف يصل إلى 400 ث...

يعد عامل القدرة والعامل التوافقي لتردد الشبكة من المؤشرات المهمة لجودة الطاقة، خاصة بالنسبة للمعدات الإلكترونية التي تعمل بهذه الكهرباء.للمورد التيار المتناوبمن المرغوب فيه أن يكون عامل الطاقة للمستهلكين قريبًا من الوحدة، وبالنسبة للأجهزة الإلكترونية فمن المهم ذلك التشوه التوافقيسيكون صغيرا قدر الإمكان. في ظل هذه الظروف، سوف تستمر المكونات الإلكترونية للأجهزة لفترة أطول، وسيعمل الحمل بشكل أكثر راحة. وفي الواقع المشكلة...

ستصف هذه المقالة الإجراء الخاص بحساب واختيار المكونات المطلوبة عند تصميم جزء الطاقة لمحول التيار المستمر النبضي المتدرج بدون عزل كلفاني، وطوبولوجيا محول التيار الكهربائي. تعتبر محولات هذه الهيكلية مناسبة تمامًا لتقليل جهد التيار المستمر في حدود 50 فولت عند الإدخال وبقدرات تحميل لا تزيد عن 100 واط.كل ما يتعلق باختيار وحدة التحكم ودائرة التشغيل، وكذلك النوع حقل التأثير الترانزستور، سنترك الأمر خارج نطاق هذه المقالة، لكننا سنحلل بالتفصيل الرسم التخطيطي ومميزات أوضاع التشغيل...

المكثف هو أحد مكونات أشباه الموصلات التي يمكنها تغيير مقاومتها النشطة بشكل غير خطي اعتمادًا على الجهد المطبق عليها. في الأساس، هذا مقاوم ذو خاصية الجهد الحالي، الجزء الخطي منه يقتصر على نطاق ضيق تأتي منه مقاومة المكثف عندما يتم تطبيق جهد أعلى من عتبة معينة عليه. في هذه اللحظة، تتغير مقاومة العنصر فجأة بعدة مراتب من حيث الحجم - فهي تنخفض من العشرات الأولية من MOhms إلى وحدات أوم...

جهاز optocoupler عبارة عن جهاز إلكتروني ضوئي، الأجزاء الوظيفية الرئيسية منه عبارة عن مصدر للضوء وكاشف ضوئي، غير متصلين ببعضهما البعض بشكل جلفاني، ولكنه يقع داخل غلاف مغلق مشترك. يعتمد مبدأ تشغيل optocoupler على حقيقة أن إشارة كهربائيةيسبب توهجًا على جانب الإرسال، وبالفعل يتم استقبال الإشارة بواسطة الكاشف الضوئي على شكل ضوء، مما يؤدي إلى بدء إشارة كهربائية على الجانب المستقبل. أي أن الإشارة يتم إرسالها واستقبالها عبر الاتصال البصري...

أحد طبولوجيا محولات الجهد النبضي الأكثر شيوعًا هو محول الدفع والسحب أو الدفع والسحب (مترجم حرفيًا - الدفع والسحب).على عكس محول flyback أحادي الطرف، لا يتم تخزين الطاقة في قلب حوض الدفع لأنه في هذه الحالةهذا هو قلب المحول، وليس قلب المحث، وهنا يعمل كموصل للتدفق المغناطيسي المتناوب الناتج بدوره عن نصفي الملف الأولي. هذا هو بالضبط محول نبضي ذو...