Elektronika ir sarežģīta, bet ļoti noderīga zinātne. Turklāt tas ir daudzsološs, neskatoties uz jau radīto izgudrojumu lielo skaitu. Bet pirms rīkoties, jums ir jāsaprot, kas ir elektrotehnika ar elektronikas pamatiem. Mēs tos apsvērsim, izmantojot izmantoto ierīču piemēru.
Darbs pie maiņstrāvas
Dzinējs tiks ņemts par piemēru. Elektrotehnika un elektronikas pamati šajā gadījumā balstās uz divām galvenajām daļām: fiksēto un izteikto. Pirmais ir induktors, bet otrais ir armatūra ar trumuļa tinumu. Šajā gadījumā svarīgi ir vairāku apstākļu klātbūtne. Tātad, induktoram jābūt cilindriskam un izgatavotam no feromagnētiska sakausējuma. Mums ir nepieciešami arī stabi ar ierosmes tinumu, kas ir piestiprināti pie rāmja. Tinums rada galveno magnētisko plūsmu. Grāmata par vispārējo elektrotehniku ar elektronikas pamatiem palīdzēs jums uzzināt, kā aprēķināt nepieciešamās vērtības. Papildus šai metodei magnētisko plūsmu var izveidot ar pastāvīgiem magnētiem, kas ir piestiprināti pie rāmja. Armatūra attiecas uz serdi, tinumu un kolektoru. Pirmais ir samontēts no izolētām elektrotērauda loksnēm.
Analogās ierīces
Turpinām apgūt elektronikas pamatus un apsveram ierīču tipus jau pēc to darbības principa. Analogo ierīču galvenā iezīme ir nepārtraukta saņemtā signāla maiņa saskaņā ar aprakstīto fizisko procesu. Matemātiski to var izteikt kā nepārtrauktu funkciju, kur dažādos laika punktos ir neierobežots vērtību skaits. Šajā gadījumā mēs varam sniegt šādu piemēru: mainās gaisa temperatūra, un analogais signāls tiek attiecīgi pārveidots. Ko izsaka kā sprieguma kritumu (lai gan ir daudz citu veidu, kā to apzīmēt, piemēram, svārsts maina savu pozīciju). Analogās ierīces ir vienkāršas, uzticamas un ātras. Tas nodrošina to plašu pielietojumu. Tiesa, nevar teikt, ka viņi var lepoties ar īpašu signālu apstrādes precizitāti. Arī analogajām ierīcēm nav augsta trokšņa imunitāte. Tie ir ļoti atkarīgi no dažādiem ārējiem faktoriem (fiziskā novecošana, temperatūra, ārējie lauki). Viņi arī bieži tiek vainoti signāla kropļojumos un zemā efektivitātes dēļ.
Digitālās ierīces
Tie ir paredzēti darbam ar diskrētiem signāliem. Parasti tas sastāv no noteiktas impulsu secības, kurām var būt tikai divas vērtības - "patiesa" vai "nepatiesa". Ikviens, kurš zina elektronikas pamatus, arī zina, ka tos var realizēt uz dažādām elementu bāzēm. Jā, cilvēkam iriespēja izvēlēties starp tranzistoriem, optoelektroniskajiem elementiem, elektromagnētiskajiem relejiem, mikroshēmām. Tas ir, ir daudzveidība, un tā ir diezgan plaša. Parasti shēmas tiek montētas no loģiskiem elementiem. Saziņai tiek izmantoti trigeri un skaitītāji (bet ne vienmēr). Kaut ko līdzīgu var redzēt robotikā, automatizācijas sistēmās, mērinstrumentos, radio un telekomunikācijās. Svarīga digitālo ierīču priekšrocība ir to izturība pret traucējumiem, datu apstrādes un ierakstīšanas vienkāršība. Tie var arī pārraidīt informāciju ar tik maziem izkropļojumiem, ka tos var ignorēt. Tāpēc digitālās ierīces tiek uzskatītas par vēlamākām nekā analogās.
Pusvadītāji
Tie savas daudzveidības un īpašību dēļ ir kļuvuši par neatkarīgu elektronikas jomu. Pamati tam tika likti ļoti sen, kad sāka izmantot kristāla detektorus. Tie bija pusvadītāju taisngrieži, kas paredzēti augstfrekvences strāvu darbināšanai. Sākotnēji tika izmantotas ierīces, kuru pamatā ir vara oksīds vai selēns. Tiesa, kā izrādījās, tās ir daudz mazāk piemērotas darbam nekā tās ierīces, kas izgatavotas uz silīcija bāzes.
O. V. Losevs, Ņižņijnovgorodas radiolaboratorijas darbinieks, kurš tālajā 1922. gadā radīja ierīci, kurā, pateicoties dabisko svārstību ģenerēšanai, uztveramie signāli ievērojami uzlabojās, varēja lepoties ar pirmajiem veiksmīgajiem sasniegumiem šajā jomā.. Taču šīs norises diemžēl nav saņēmušas pienācīgu attīstību. Untagad pasaulē tiek izmantotas pusvadītāju triodes (tās arī ir tranzistori), kuras Brattain, Shockley un Bardeen kopīgi izstrādāja, un uz tām tagad tiek būvēta modernā elektronika. Pamati darbam ar tiem, lai arī grūti, ir nepieciešami ikvienam, kurš vēlas mācīties un praktizēt šajā jomā.
Mikroelektronika
Savā veidā tā ir elektronikas kvintesence, kur informācijas īpašības sasniedz maksimālās vērtības. Šeit datu plūsmu blīvums uz svara vienību ir vairākkārtējs nekā citās šīs zinātnes daļās. Bet mikroelektronikas uzdevums ir informācijas apstrāde. Šajā gadījumā tiek izmantoti tikai divi cipari: loģiskais viens un nulle. Taču praktiskais darbs šajā jomā ir ļoti grūts – galu galā tam ir nepieciešami vairāki apstākļi, kurus mājās ir grūti (gandrīz neiespējami) nodrošināt. To vidū ir nevainojama tīrība, augstas precizitātes darbs un izsmalcinātu tehnoloģiju izmantošana.
Matemātiskais pamatojums
Tehnikai tiek izmantota loģikas algebra. To izgudroja Džordžs Buls. Tāpēc dažreiz to sauc arī par Būla algebru. Praktiskiem nolūkiem to pirmo reizi izmantoja amerikāņu zinātnieks Klods Šenons 1938. gadā, kad viņš pētīja elektriskās ķēdes ar kontaktslēdžiem. Ja tiek izmantota Būla algebra (saukta arī par loģiku), visiem attiecīgajiem apgalvojumiem var būt tikai divas vērtības: "true" vai "false". Vienatnē viņiem nav grūti. Bet vienkārši paziņojumi var veidot daudzkomponentu paziņojumus, apvienojot tos ar loģiskām operācijām. Ja arī tās ar kaut ko apzīmē (piemēram, ar burtiem), tad, izmantojot loģikas algebras likumus, var aprakstīt jebkuras, pat vissarežģītākās digitālās shēmas.
Protams, lai zinātu elektronikas pamatus, nav jāiedziļinās teorijas niansēs. Pietiek ar primitīvu izpratni par šo virzienu. Tātad, apsveriet šādu piemēru. Mums ir LED, slēdzis un barošanas avots. Kad gaismas elements ir ieslēgts, mēs sakām "patiess". Gaismas diode nav aktīva - tas nozīmē "false". Datori sastāv no liela skaita šādu risinājumu uzbūves.
Secinājums
Vispārējā elektrotehnika ar elektronikas pamatiem palīdzēs izprast šajā jomā notiekošos procesus. Tāpat nebūs liekas zināšanas par ierīču drošu tehnisko darbību. Ir nepieciešams strādāt vietā, kas īpaši sagatavota šai darbībai. Jums arī jāuzmanās, lai izslēgtu elektrisko traumu iespējamību. Lai to izdarītu, varat izmantot gumijas cimdus (strādājot ar tukšiem vadiem) un citus aizsardzības līdzekļus. Praksē lodēšanas laikā būs noderīgi izmantot respiratoru vai līdzīgu ierīci.
