Электроника

Электроника – отрасль физики и техники, в которой исследуются электронные процессы, связанные с образованием и управлением движения свободных электронов и / или других заряженных частиц в различных средах (вакуум, твердое тело, газ, плазма) и на их границах, а также проблемы и методы разработки электронных приборов различного назначения. На заметку: Все виды широкоформатной печати для наружной рекламы в Ростове.
Как наука электроника формировалась в XX веке с возникновением и развитием элементной базы для разработки и промышленного производства радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуры. Развитие кибернетики и электронно-вычислительной техники во второй половине века еще более стимулировало практический интерес человечества к электронике, и рост ее вклада в производство и быт.
В повсяденний языке термин электроника употребляется также для обозначения всей совокупности электронных приборов.
Электронику можно разделить на две важные связанные между собой области – разработку и совершенствование элементной базы и конструирования электронных схем. Элементную базу электроники составляют электронные приборы с различными характеристиками, которые используются в электронных схемах для сбора, обработки информации и иcпользование ее для управления различными процессами и воссоздание ее в удобном для потребителя виде.
Элементная база электроники делится на два класса – вакуумные приборы и твердотельную электронику.
Электронные схемы можно разделить на аналоговые и цифровые. Аналоговые схемы предназначены для усиления и обработки аналогового сигнала, например, радиоволн. Цифровые схемы работают с квантованным сигналом, например компьютеры или контроллеры.
Элементная база
Элементная база электрических схем включает устройства для регистрации, обработки и использования электрических сигналов.
Регистрацию сигналов выполняют датчики, сенсоры, детекторы, преобразующие энергию любой природы: механическую, тепловую, световую в электрический ток. Существует широкий спектр электронных устройств, которые выполняют роль датчиков, принципы действия которых основаны на различных физических явлениях.
Обработка электрических сигналов выполняется элементами электрической цепи с нелинейными вольт-амперных характеристик. Нелинейность характеристик элементов электроники отличает их от элементов электротехники, хотя элементы электротехники, такие как источники питания, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности тоже используются в электронных схемах.
Обработанный сигнал может быть воспроизведен в удобной для человека форме, например, на экране монитора или телевизора или в виде звуковых сигнилив – языка, музыки. Он может быть также записан на носитель информации для воспроизведения в будущем, или управлять сервоприводами в автоматических системах управления и т.д.
Электровакуумные приборы

Подробнее в статье Электровакуумный прибор


Электровакуумные приборы исторически были стираешь классом электронных элементов с нелинейными вольт-амперные характеристики, которые получили широкое применение. За дату рождения электроники можно считать 1903-1904 годы, когда были изобретены первые диоды и триоды. В вакуумных лампах электроны движутся только от катода к аноду, обеспечивающий однонаправленность электрического тока. Простейшую из электровакуумных ламп можно использовать для выпрямления тока, нелинейность характеристик триода позволяет его применение в усилителях и генераторах.
Другие вакуумные приборы – электронно-лучевые трубки – используются для воспроизведения информации на дисплеях, экранах телевизоров и т.д. По тем же принципам построены электронные микроскопы.
Большинство приборов такого рода работает в условиях высокого вакуума, но в некоторых, например, газотронах или ионизационных камерах, рабочий объем заповенний газом.
Электровакуумные приборы, широко использовались в первой половине XX века, постепенно начали уступать твердотельным и в начале XXI века сохраняют только отдельные ниши применений. Электровакуумные лампы заменены транзисторами и микросхемами, дисплеи все чаще жидкокристаллические, телевизоры плазменные т.д.
Твердотельные электронные приборы
Твердотельные электронные приборы в основном используют свойства полупроводников, проводимость которых очень чувствительна к примесей, температуры, освещения и т.п. На контактах легированного полупроводника с металлом или двух по разному легированных областей полупроводника образуются области пространственного зяряду – контакт Шоттки, pn переход, имеющие нелинейные вольт-амперные характеристики. Эти явления позволили сконструировать полупроводниковые элементы – диоды, транзисторы, которые постепенно вытеснили вакуумные приборы из большинства областей применения.
Развитие полупроводниковой технологии позволило объединять различные элементы электрической цепи: транзисторы, диоды, резисторы и емкости на одной подложке, что привело к созданию интегральных схем или микросхем. Полупроводниковая электроника стала микроэлектроникой. Современные интергральни схемы объединяются в одном устройстве сотни миллионов транзисторов.
Электронные схемы
В электронных схемах электронные компоненты объединены в электрические цепи таким образом, чтобы обеспечить выполнение своей функции в электронных приборах.
Электронные схемы делятся на два класса – аналоговые и цифровые. Схемы первого типа предназначены для обработки аналоговых сигналов, схемы второго типа – для работы с цифровым сигналом. Цифровые электронные схемы постепенно вытесняют аналоговые даже из областей традиционного применения, например, в телевидении. Цифровой или дискретный сигнал получают, квантуючы аналоговый. Передача и хранение сигнала в цифровом виде надежнее, незважачы на частичное искажение сигнала при дискретизации.
Аналоговая электроника
Примером аналогового прибора есть радиоприемник. Аналоговая электроника требует разнообразных электронных схем: генераторов, усилителей, модуляторов и демодуляторов. Радиоприемник получает от антенны модулированный электрический сигнал широкого набора частот. Он фильтрует сигнал, выделяя определенную частоту, усиливает его, демодулюе, превращает в сигнал частоты звукового диапазона и передает на динамик для воспроизведения звука.
Схемы аналоговых приборов обычно строятся из стандартных блоков, которые выполняют определенную фукнции. Количество разработанных аналоговых схем огромна – от отдельных элементов, к схемам, которые включают тысячи элементов.
Цифровая электроника
Цифровая электроника трактует сигнал как дискретный, чаще видилячы только два состояния – наличие и отсутствие сигнала. Часто входной сигнал аналоговый, поэтому первой стадией его обработки в цифровых схемах является квантования. Цифровая электроника использует другой тип электронных схем – триггеры, мультивибраторы, особенностью которых является переключение между различными дискретными состояниями.
Вершиной цифровой электроники является программируемая цифровая электроника, которая позволяет задавать правила обработки сигнала с помощью программы – определенного набора инструкций, хранящихся на носителе информации и могут изменяться программистом. Развитие программируемой цифровой электроники открыл эру информационных технологий.