Vývoj základne elektronických komponentov

V roku 1898 bol v ilustrovanom týždenníku Žurnál najnovších objavov a vynálezov publikovaný článok s názvom Domáce experimenty s bezdrôtovým zapojením. Vysielač bol vyrobený na cievke Rumkorf a prijímač bol v skutočnosti veľmi podobný A.S. Popova. Pomocou opísaného prijímača a vysielača bolo možné vysielať signál vo vzdialenosti až 25 m, čo bol v tom čase obrovský úspech.

Už v roku 1924 vyšlo prvé číslo časopisu pre amatérske rádio. V polovici roku 1930 bol časopis premenovaný na „Radio Front“ a pod týmto názvom bol vydávaný až do júla 1941. Počas rokov druhej svetovej vojny nebol časopis samozrejme publikovaný. Prvé povojnové číslo časopisu vyšlo v januári 1946. Od tohto januára sa časopis začal nazývať Rádio. Jeho kryt je znázornený na obrázku.

Najvýraznejšou vecou tohto problému je to, že po obvodoch detektorových prijímačov je farebne označené odpory, ako je to dnes! Je pravda, že tiež hovorí, že ide o nové americké označenie. V Rusku sa „pruhované“ rezistory objavili až na konci dvadsiateho storočia, a dokonca aj dovnútra dovezené rádiomagnetofóny a televízory. Ale „nášmu“ sa podarilo vo farebne označených polovodičoch: snažiac sa o potreby obranného priemyslu klasifikovali všetko do tej miery, že bolo jednoducho nemožné pochopiť, o aký druh tranzistora alebo diódy ide. Toto farebné označenie sa začalo úplne uverejňovať až v súčasnosti, prakticky sa prestali používať iba domáce tranzistory.

Obr. 1. Obal prvého vydania časopisu Rádio

Časopis najskôr opísal konštrukciu trubicových prijímačov, vysielačov a zosilňovače zvuku, Od prvého čísla časopisu Rádio publikoval referenčné údaje pre elektronické elektrónky a ďalšie rádiové komponenty. Rozhodli sa aj otázky o tom, kde začať amatérske rádiové experimenty: štúdiom teórie alebo okamžitým vyzdvihnutím spájkovačky?

Základňa amatérskych rádiových prvkov

Zaujímavý historický fakt: keď ešte nebol elektrické spájkovačky, potom na záchranu prišla obvyklá päťčlenná minca. Určitým spôsobom bola nabrúsená a nitovaná k železnému drôtu s drevenou rukoväťou. Mince, ktoré sú ohrievané v plameni alkoholovej lampy, sa úplne vyrovnajú s funkciou spájkovačky. Teraz sa, samozrejme, zdá, že takáto rada je jednoducho smiešna, ale bola!

Vďaka modernej základni prvkov, ktorá sa neustále aktualizuje o nové mikroobvody a tranzistory, s takouto „spájkovacou doskou“ jednoducho neexistuje nič, pretože v niektorých prípadoch je na opravu elektronických zariadení potrebné použiť mikroskop. Elementárna báza teda určuje nielen konštrukciu elektronických zariadení, ale aj to, aké nástroje sa tieto zariadenia zmontujú alebo opravia.

Zjednodušene a zreteľne možno vývoj základne prvkov sledovať na rôznych generáciách počítačov podľa modernej počítačovej terminológie. Rastúci trh osobných počítačov ako lokomotívy už takmer štyridsať rokov ťahá spolu s ňou kremíkovú technológiu, ktorá spôsobuje výskyt stále viac elektronických súčiastok.

Elektromechanické počítače

Ešte pred vytvorením počítačov sa používali elektromechanické výpočtové zariadenia - tabulators, Prvý tabelátor vymyslel v roku 1890 Hermann Hopperit v USA, aby vypočítal výsledky sčítania. Informácie sa zadávali pomocou dierovacích kariet a výsledky spracovania sa vydávali vo forme výtlačkov na papieri.

Tabulátory boli hlavným vybavením strojových počítacích staníc - MSS. V ZSSR prežila MSS do sedemdesiatych rokov dvadsiateho storočia, prinajmenšom ako súčasť veľkých štátnych podnikov. Hlavným cieľom MCC bola mzda.Odtiaľ sa objavili osady, ktoré sa stále nazývajú „korene“.

Vzhľad „moderného“ tabulátora je zobrazený na obrázku (štvorec z pravej strany je pracovný program napísaný pomocou drôtov na paneli opráv). Hmotnosť takejto počítačovej technológie dosiahla 600 kg.

Obr. 2. Tab

„Program“ je znázornený na nasledujúcom obrázku. Farebné drôty spojili zásuvky, ktoré na druhej strane textitového panela skončili kontaktmi na pripojenie k tabulátoru.

Obr. 3. Panel záplaty

V roku 1939 v USA na objednávku armády IBM vyvinula počítač Mark 1. Jeho základnou základňou boli elektromechanické relé. Za 0,3 sekundy dokončila sčítanie dvoch čísiel a znásobenie v 3. Značka 1 bola navrhnutá na výpočet balistických tabuliek. Počítačová značka 1 obsahovala asi 750 tisíc častí, ktorých pripojenie vyžadovalo 800 km drôtov. Jeho rozmery: výška 2,5 m, dĺžka 17 m.

Generácie počítačov a základne prvkov

Prvá generácia počítačov bola postavená na elektronických trubiciach. Takže v Spojenom kráľovstve v roku 1943 bol vytvorený počítač Colossus. Je pravda, že to bolo vysoko špecializované, jeho cieľom bolo rozlúštiť nemecké kódy vymenovaním rôznych možností. Prístroj obsahoval 2000 lámp, pričom rýchlosť bola 500 znakov za sekundu.

Prvý univerzálny elektrónkový počítač je ENIAC, vytvorený v roku 1946 v Spojených štátoch na objednávku armády. Rozmery tohto počítača sú veľmi pôsobivé: dĺžka 25 metrov a výška takmer 6 metrov. Stroj obsahoval 17 000 elektrónových elektrónok a vykonal asi 300 multiplikačných operácií za sekundu, čo je oveľa viac ako reléový stroj Mark 1. Spotreba energie bola asi 150 kW. Pomocou počítačových výpočtov ENIAC preukázal teoretickú možnosť vytvorenia vodíkovej bomby.

V Sovietskom zväze sa v rokoch 1948 až 1952, rovnako ako v Spojených štátoch, uskutočňoval vývoj rúrkových počítačov využívaných hlavne armádou. Jeden z najlepších trubicových počítačov vyrobených v Sovietskom zväze by mal byť uznaný ako stroj série BESM (veľký elektronický počítací stroj). Celkom šesť modelov BESM-1 ... BESM-2 (rúrkové) BESM-3 ... BESM-6 sa už vyrobilo s tranzistormi. V čase vytvorenia bol každý model v tejto sérii najlepší na svete v triede univerzálnych počítačov.

Druhá generácia počítačov 1955 - 1970

Elementárnou základňou druhej generácie boli tranzistory a polovodičové diódy. V porovnaní s elektrónkovými počítačmi boli tranzistorové počítače menšie, spotreba energie bola oveľa nižšia. Výkon počítačov druhej generácie dosiahol až pol milióna operácií za sekundu, objavili sa externé pamäťové zariadenia na magnetických médiách - boli vytvorené magnetické pásky a magnetické bubny, algoritmické jazyky a operačné systémy.

Tretia generácia počítačov 1965 - 1980

Pre tretiu generáciu sa ako základňa prvkov použili mikroobvody malého a stredného stupňa integrácie - v jednom kryte bolo až niekoľko desiatok polovodičových prvkov. Po prvé, boli mikroobvody série K155, K133, Rýchlosť týchto počítačov dosiahla 1 milión operácií za sekundu, objavili sa monochromatické alfanumerické video terminály (v strojoch druhej generácie sa používali typy a špeciálne písacie stroje).

Ďalší rozvoj základne prvkov viedol k vytvoreniu mikroobvodov veľkej (LSI) a super-veľkej (VLSI) integrácie. V jednom prípade takýchto mikroobvodov obsahuje niekoľko stoviek prvkov. Tieto mikroobvody v ZSSR reprezentovala séria K580.

Počítač štvrtej generácie 1980 - súčasnosť

Táto generácia sa zrodila vďaka tomu, že spoločnosť Intel vytvorila mikroprocesor v roku 1971, ktorý bol jednoducho revolučný. Čip Intel 4004 s veľkosťou kryštálu 3,2 x 4,2 mm, obsahoval 2300 tranzistorov a mal taktovaciu frekvenciu 108 KHz. Jeho výpočtový výkon bol ekvivalentný počítaču ENIAC. Na základe tohto zariadenia bol vytvorený nový typ počítačového mikropočítača.Prvé osobné počítače (PC) boli vydané v roku 1976 spoločnosťou Apple, ale v roku 1980 sa spoločnosť IBM ujala vedenia vytvorením vlastného počítača IBM, ktorého architektúra sa stala medzinárodným štandardom pre profesionálne počítače. Súčasné procesory Core i7 druhej generácie spoločnosti Intel obsahujú viac ako miliardu tranzistorových štruktúr.

Obr. 4. Makroprouessor intel

mikroprocesory

Príbeh o vývoji elektronických komponentov rádiovej elektroniky by bol neúplný, ak to nespomínam mikroprocesory tak populárne v amatérskych rozhlasových dizajnoch. Podľa starej terminológie sa nazývali jednočipové mikropočítače.

Mikroprocesor, programová pamäť a RAM, vstupné / výstupné porty sú kombinované v jednom multi-pinovom prípade. Na výpočet časových intervalov majú mikropočítače časovače, veľa modelov má analógové vstupy, čo vám umožní robiť bez externých zariadení ADC. Regulátory s modulom PWM (PWM) sa používajú v obvodoch invertorových zváracích strojov a nastaviteľných pohonov asynchrónnych elektrických motorov. K dispozícii sú dokonca radiče so vstavaným rádiovým kanálom, ktorý umožňuje bezdrôtové pripojenie.

Prvý mikrokontrolér rodiny MCS-48 Intel 8048 bol prepustený v roku 1976. Mal 27 riadkov V / V, osem bitový časovač, dátovú pamäť a programovú pamäť a samozrejme mikroprocesor. V súčasnosti sa tieto mikrokontroléry stali históriou.

Pozrite si túto tému: Programovanie mikrokontrolérov pre začiatočníkov

8051 radičov

V roku 1980 sa narodila rodina Intel 8051 (MCS-51). Architektúra tejto rodiny sa ukázala byť tak úspešná, že mikrokontroléry tejto rodiny sa stále používajú. Počas tejto doby rôzne firmy (asi tucet) vyvinuli mnoho modelov tejto rodiny. Zaujímavý fakt: Inštrukčný systém mikroprocesorov sa od svojho vzniku nikdy nezmenil, čo nezabránilo vývoju nových modelov mikrokontrolérov. MCS-51 časom ustupuje novším rodinám.

Jeden z nich sa stal Mikrokontroléry PIC s mikročipom, Ich popularita bola spôsobená predovšetkým nízkou cenou, vysokou rýchlosťou a pohodlnými prístavmi. Preto sa MK PIC stali najlepšími, keď chcete vytvoriť lacný a pomerne jednoduchý riadiaci systém.

Obrovská popularita mikrokontrolérov medzi šunkami je spôsobená nielen nízkou cenou týchto mikroobvodov, ale aj skutočnosťou, že na vytvorenie nového zariadenia stačí jednoducho napísať ďalší program do MK. Potom aj bez zmeny čokoľvek v obvode môžete napríklad z hodinového merača kmitočtu vytvoriť hodiny alebo viackanálový časovač.

Počítač piatej generácie

V skutočnosti sa boj o jej vytvorenie medzi firmami začal v roku 1981. Piata generácia počítačov má vyzerať ako ľudský mozog ovládaný hlasom. Vytvorenie takejto umelej inteligencie si bude vyžadovať vývoj úplne odlišných technológií, úplne odlišných technických riešení a vytvorenie úplne nového základu prvkov. Japonsko v tejto súvislosti vynaložilo veľké úsilie, ale výsledok sa ešte nedosiahol. Ani USA nechcú zaostávať za Japonskom - spoločnosť IBM vykonáva výskum aj v tejto oblasti. Osobitné úspechy však ešte nie sú viditeľné.

Obr. 5. Moderný mikroprocesor

Spotrebná elektronika

Ako bolo uvedené vyššie, rýchlo rastúci a rozvíjajúci sa trh s počítačmi sa stal lokomotívou pre rozvoj elektroniky. Vďaka tomu sa moderné domáce spotrebiče podobajú špecializovanému počítaču. Televízory, domáce kiná, DVD prehrávače majú také operačné parametre, aké si pred dvadsiatimi rokmi nebolo možné predstaviť.

Dokonca aj práčky, chladničky, jednoduché novoročný veniec riadené mikrokontrolérmi. Moderné detské hračky na spev a rozprávanie vyrobené v Číne, tiež s mikropočítačovým ovládaním.Mimochodom, pozoruhodný fakt: už v šesťdesiatych rokoch dvadsiateho storočia nemohli Číňania ani začať s výrobou detektorových detektorov a teraz sa v Číne vyrába takmer celá elektronika.

V priemysle je každé moderné zariadenie na riadenie technologických procesov, aj keď nie príliš zložité, založené na mikrokontroléroch a spravidla má rozhranie na pripojenie k počítaču. Takéto rozhranie je napríklad elektronické elektromeryktorý ich umožňuje používať v automatických meracích systémoch.

Spoľahlivosť moderných elektronických komponentov je pomerne vysoká. Nie je však neobvyklé, že sa akékoľvek elektronické zariadenie stane nepoužiteľným a potrebuje opravu. v prípade poruchy elektronického zariadenia pre domácnosť nie vždy je možné zaviesť chybné zariadenie do odbornej dielne, nie je to všade, kde sa nachádzajú. Potom rádioamatéri prichádzajú na záchranu a opravujú vybavenie vo svojich domácich dielňach.

Kvalifikácia takýchto domácich majstrov je spravidla veľmi vysoká, pretože sa opravuje veľmi široká škála elektronických zariadení: od jednoduchých zvonkov po satelitné televízne systémy. Organizácia a organizácia takýchto seminárov doma sa bude diskutovať v nasledujúcom článku.

Boris Aladyshkin 

Pozri tiež na našich webových stránkach:

História vzniku a vývoja mikrokontrolérov, ich hlavné typy, vlastnosti a odlišnosti

Rádioamatérska dielňa - nástroje, materiály a meracie prístroje na prácu 

Comments

[#1 Gosha]

Tento článok je zaujímavý, je zrejmé, že nie je realistické prispôsobiť sa všetkým, ale rád by som si veľmi prečítal, ako technicky pokračoval vývoj rôznych mikroobvodov v elektronike (od najjednoduchších po najmodernejšie multifunkčné). A tak sa mi to páčilo. Je napísaný veľmi vzrušujúco. Naučil som sa veľa pre seba. Ďakujem!

[#2]

Článok má zaujímavý prístup k vývoju elektronickej databázy, čítaný so záujmom. Chcel by som tvrdiť, že trh s PC je hlavným faktorom vo vývoji elektronických komponentov. Napríklad vďaka armáde vznikol prvý počítač a internet a vďaka priemyselníkom sa objavili počítačové kontrolóry. A situácia sa nedávno radikálne zmenila, keď sa počítač stal dostupným pre všetkých, a to v niekoľkých kópiách, čo viedlo k prudkému rozšíreniu tohto trhu.

[#3]

Súhlasím s Sergejom, pokiaľ ide o hlavný faktor rozvoja. Najväčší impulz pre rozvoj mikroelektroniky, ktorý dostal po ... lete Jurij Gagarin. Amerika si uvedomila svoje nevybavené prostriedky a investovala obrovské finančné prostriedky do rozvoja mikroelektroniky. Výsledkom nebol len let na Mesiac ľudí, ale aj vzhľad mikroobvodov (prvý pre armádu), vzhľad mikroprocesorov, osobných počítačov, všetkých druhov prístrojov od mobilných telefónov po telefóny iPhone, iPad atď. Doteraz nemôžeme dohnať Američanov. Všeobecne platí, že Jura preletel nad planétou a začalo to ...