Какво представлява понятието „електроника” ?
Електрониката е инженерна наука, чиято цел е използването за полезни цели на контролирано движение на електрони през различна среда. Възможността за контрол на потоците електрони най-често служи за манипулиране на информация или за управление на различни устройства. Електрониката е клон на електротехниката, която има по-широк предмет, включващ генерирането, разпространението, управлението и приложенията на електроенергия. Каква е историята на електрониката? Историята на електротехниката започва в средата на миналия век, когато е изобретена електронната лампа. До средата на 20 век този дял на техниката се нарича радиотехника, тъй като неговите основни приложения, използващи главно електронни лампи, са свързани с предаването и приемането на радиосигнали.
Днес повечето електронни устройства използват полупроводникови компоненти и намират приложение в широк кръг практически области. Още от началото на 19 век, с откриването на електричеството и неговите свойства, се появяват и първите електронни компоненти, но те намират широко практическо приложение едва век по-късно. Развитието на електрониката през следващите десетилетия и до днес, следва две основни посоки – намаляване на размера на базовите компоненти (транзистори, и други подобни устройства), позволяващо все по-ефективна интеграция, по-големи мощности и по-широко приложение, и непрекъснатото усложняване на използваните в електронните устройства методи (например, преходът от аналогова към цифрова обработка на сигнала). В резултат на това електронните апарати стават все по-сложни и намират приложение в повечето области на техниката, както и във всекидневието.
Електрониката и нейните цели.
Целта на електрониката е да създава практически приложими уреди. На базата на един постоянен източник на енергия, чрез пасивни електротехнически и електронни компоненти, активно управляващи потока електрони в една електрическа верига, се постига трансформиране на неелектрически величини в електрически и обратно, управляват се и се усилват електрически сигнали, става възможно създаване на електромагнитно поле в пространството, като с това се осъществява безжична връзка на големи разстояния.
В исторически план се обособяват различни поколения уреди, като размерите на отделните им компоненти и консумацията на ток прогресивно намаляват. Тези уреди се разделят на: 1. уреди, изградени на базата на електронни лампи 2. уреди, изградени на базата на дискретни полупроводници 3. уреди, изградени на базата на устройства с размери от порядъка на нанометри (наноелектроника). 4. уреди, изградени на базата на релета 5. уреди, изградени на базата на полупроводникови интегрални схеми (микроелектроника) Основната задача на тези уреди е пренасяне и обработване на сигнали и информация.
Електронни компоненти
Електронен компонент е всеки физически обект в електронна система, чието предназначение е да влияе на електроните или техните полета по желания начин, съвместим с функцията на електронната система. В повечето случаи елементите са свързани електромеханично чрез запояване върху печатна платка, за да се създаде електронна верига с определена функция (например усилвател, радио приемник, или генератор). Компонентите може да са самостоятелно или в по-сложни групи като например интегралните схеми. В зависимост от това дали обработват аналогови или цифрови сигнали, електронните вериги и съответно уредите, изградени от тях, се разделят на аналогови и цифрови. Какво представляват електронните сигнали?
Задачи на електрониката
Основна задача на електрониката е обработката чрез физически компоненти, понякога задействани от вграден софтуер, на електронните сигнали – физични величини, разглеждани като носител на информация. Най-често тази функция се изпълнява от електрическо напрежение или електрически ток, но също и от други величини, като електрично или магнитно поле. Електронните сигнали обикновено се разделят на 3 основни групи, според начина на отчитане на сигнала и неговото използване – аналогови, цифрови и силови сигнали. В много случаи е уместно сигналите да се разделят на два компонента – полезен сигнал, съдържащ търсената информация, и шум. Този сигнал се разделя на аналогов, цифров, смесен и силов сигнал.
Вериги с аналогов сигнал
При веригите с аналогов сигнал физичната величина, използвана за пренос на информация, се разглежда като непрекъсната във времето, за разлика от цифровите вериги, при които сигналът има дискретни стойности. Възможните стойности на аналоговия сигнал са безкрайно много и образуват непрекъснат интервал. Тази особеност на аналоговите сигнали силно затруднява съхраняването на информация и извършването на аритметични операции върху данните, в което е основното преимущество на цифровите вериги. Основните области на приложение на веригите с аналогов сигнал са радиотехниката, аудиотехниката и видеотехниката. Пример за аналогови вериги са вакуумните лампи и транзисторните усилватели, операционните усилватели и генератори.
Вериги с цифров сигнал
Цифровите сигнали, за разлика от аналоговите, могат да заемат само определен набор дискретни стойности, които могат да бъдат кодирани в цели двоични числа. В най-простия вариант цифровият сигнал може да заема само две стойности – 0 и 1. Цифровите вериги са материално реализиране на булевата алгебра и са в основата на съвременната изчислителна техника. Термините „цифрова верига“, „цифрова система“ и „логика“ са синоними в контекста за цифровите вериги. Основно приложение на веригите с цифров сигнал са интегралните схеми, в частност микропроцесорите и микроконтролерите, а съвременните компютри са съставени почти изцяло от цифрови електронни устройства. В наши дни цифровите вериги изместват все повече аналоговите, поради своята по-лесна разработка, по-висока степен на интеграция и по-гъвкава употреба.
Вериги със смесен сигнал
Веригите със смесен сигнал се отнасят към интегралните схеми (ИС), които съдържат аналогови и цифрови вериги, комбинирани в една полупроводникова подложка или върху една печатна платка. Смесените вериги обикновено се използват за управление на аналогови устройства с цифрова логика, например за регулиране на оборотите на двигател. Микроелектротехника. Микроелектрониката е област на електрониката, която е свързана с изучаването и производството на миниатюрни електронни компоненти. Производственият процес се базира на планарната технология, свързан е с производството на интегрални схеми и протича в специално построени за целта заводи, в които се вземат специални мерки за висока степен на чистота и обезпрашеност поради това, че и най-малка прашинка може да повреди готовото изделие. Много електронни компоненти имат своите миниатюрни еквиваленти върху интегралните схеми: транзистори, кондензатори, резистори, диоди.
Обобщение
Безспорно електрониката и електронните устройства са неизменна част от нашето ежедневие. 99% от хората на XXI век използват мобилни телефони, компютри, таблети и телевизори всеки ден. Живеем във време на непрекъснат технически прогрес. Технологии и решения, които неотдавна бяха трудно постижими за средностатистическия човек, днес са част от ежедневието ни и постоянно се срещат в нашите домове. Невъзможно е да си представим живот без хладилник и микровълнова печка. А телевизорът се е превърнал в абсолютна необходимост. От обективна гледна точка, тази домашна техника служи да задоволи различни нужди, като през годините сме наблюдавали огромен прираст в продажбите й.
Автор: Милко Романски
