Обратите внимание! Без изучения базовых законов физики и электротехники начать овладевать основами электроники с нуля невозможно. Именно эти знания открывают все секреты создания электронных схем. Можно часами простоять, наблюдая за работой тех или иных сложных устройств, но без знаний основ электроники понять механизмы их действия не получится.

Полупроводники

В мире микроэлектроники полупроводники занимают важное место. Для того чтобы понять принцип их действия, нужно знать их физические возможности. Полупроводники меняют своё сопротивление в зависимости от нагрева. С повышением температуры сопротивление падает, в условиях низких температур полупроводники приобретают свойства диэлектриков.

Полупроводники на плате

К полупроводникам относятся такие радиодетали, как:

• диоды;
• транзисторы;
• тиристоры.

Сигналы и измерения

Сигналы – это носители информации. Они передаются электронами электрической цепи. Величина заряженной частицы служит единицей измерения энергетического заряда. Измерения и исследования сигналов в электронике проводятся с помощью осциллографов. Цифровой прибор производит математическую обработку полученных результатов.

Цифровой осциллограф предназначен для профессиональных электронщиков и стоит довольно дорого. Для начинающих любителей подойдут недорогие модели отечественного производства – С1-73 и С1-101.

Электропитание схем

Энергообеспечение электронных схем осуществляется через специальные блоки питания. Сетевые импульсные блоки питания называют электронными трансформаторами. Это простые источники питания, работающие от сети 220 вольт. В сети интернет можно приобрести довольно дешёвые модели китайского производства.

Цифровая электроника

Основы цифровой электроники для начинающих базируются на понятии двоичной системы (ноль и единица) и алгебраической логике. В самоучителях и разных учебниках даются разъяснения, что такое базовые логические элементы электронных схем. К ним относятся триггеры, регистры, дешифраторы и микроконтроллеры.

Цифровая электроника

Цифровая технология передачи сигналов кодирует, а после доставки в нужное место дешифрует их. Этим добиваются чистоты информационных сигналов, защищённых от каких-либо помех. Примером этому служит цифровое телевидение.

Основные разделы и направления

Сюда относятся:

• исследования протекания процессов в вакууме и твёрдой массе;
• изучение квантовой электроники;
• путь от прототипа к готовому устройству.

Вакуумные среды и твёрдые тела

Сфера вакуумной электроники занимается следующим:

• проектирование и производство электронных ламп;
• изготовление сверхчастотных магнетронов, клистронов и аналогичных приборов;
• производство фотоэлементов, индикаторов и различных фотоэлектронных устройств.

Электроника в твёрдых телах занимается изучением и совершенствованием полупроводников, а также изготовлением на их основе радиоэлектронных компонентов. Вместе с этим этот раздел уделяет внимание следующим вопросам:

• проектирование и создание электронных сфер, связанных с выращиванием кристаллов;
• нанесение диэлектрических и металлизированных плёнок на поверхности полупроводников;
• создание теоретической базы, подкреплённой практикой, по производству технологии выращивания плёнок заданной формы и с соответствующими техническими характеристиками;
• поиск новых решений по управлению процессами, происходящими на поверхности полупроводников;
• совершенствование и разработка новых технологий по получению наночастиц.

Квантовая электроника

Квантовая электроника изучает и создаёт приборы и устройства, занимающиеся обработкой информационных сигналов на основе движения элементарных частиц. Квантовая теория о свойствах электронов и других атомных элементов стала базой освоения технологий, создающих мощные лазеры. На основе последних разработок квантовой электроники появилась перспектива построения квантового компьютера.

От прототипа к готовому продукту

В связи с совершенствованием электронных схем в геометрической прогрессии путь от прототипа нового электронного устройства до массового производства готового продукта может занимать от 2,3-х до нескольких месяцев. Это заметно по постоянному обновлению ассортимента на рынке электронной аппаратуры.

Полученные знания основ электроники помогут новичку в этой области устранить мелкие поломки, выявить и заменить повреждённые компоненты электронных схем. Это позволит не выглядеть «чайником» в глазах электротехников, выполняющих ремонтные работы бытовых электронных приборов, что иногда приносит существенный экономический эффект.

Видео

Начинающим | Электроника для всех

Автор: Стюарт Болл
Название: Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров
Издательство: Додэка

Чертовски мощная книжка. Даже сейчас, многие вещи оттуда мне были почти как откровения. Знать то я это знал, но не было четкой системы в голове и тут… Непередаваемое ощущение. А ведь я пролистал ее бегло, по диагонали. Надо курнуть посерьезней. Она не совсем для начинающих, требует некоторой первоначальной подготовки, например предварительно не помешает загрузить в мозги начала от Свореня или Борисова.

О чем эта книжка? Да обо всем, что начинается сразу за границей корпуса микроконтроллера. Трудно найти такой прибамбас который можно подключить к микроконтроллеру и который бы отсутствовал в этой книге. АЦП, ЦАПы, внешняя память, интерфейсы, кнопки, светодиоды, реле. Разнообразные датчики и подключение шинных магистралей. Энкодеры и двигатели, соленоиды, цифровые потенциометры, да еще черт знает что. Откуда берутся помехи и как с ними бороться, погрешности, способы замера разных величин. Готовые схемотехнические решения и общая концепция работы.

Причем расписано все буквально на пальцах, математика, конечно, есть. Но укладывается в пределы школьного курса. Как говорит сам автор: «Я не хочу писать книгу о вычислениях с теоретическими выкладками, и думаю, вы бы не стали ее читать. Эта книга — о реальных встроенных микропроцессорных системах, поэтому я хочу сфокусироваться на практических примерах. »

А за раздел по Автоматическому управлению автору можно смело ставить памятник. Все, что нам безуспешно пытались втереть на протяжении почти двух лет в универе, Стюарт разжевал буквально на пальцах, да так что становится понятно мгновенно, уложившись в десяток страниц. Попадись мне его труд на третьем курсе, то я бы не завалил, в свое время экзамен по ТАУ 🙂 Как я ТАУ сдавал потом это отдельная история, а моя фраза «А что, вам западло поставить отл коллеге по цеху?» стала кафедральным бояном 🙂 Да что я вам тут рассказываю, вот содержание, изучайте и, мелко забив в косяк, выкуривайте махом. Очень многие вопросы отпадут на раз 🙂

Read More »

Набор электроника для начинающих – как увлечь ребёнка электроникой?

Пройдя все уроки, изложенные в учебном пособии стартового набора серии конструкторов ЭВОЛЬВЕКТОР, практически каждый ребенок и взрослый человек на вопрос «проста ли электроника?» решительно ответит «да».

Конструктор является образовательным и направлен на развитие навыков детей и взрослых по работе с настоящей электроникой. В прилагаемой к конструктору брошюре последовательно рассказывается про электронику, про законы физики, которые лежат в основе ее функционирования, рассматриваются электронные компоненты и особенности их использования в электронных цепях. Материал написан простым языком с использованием метода аналогий при объяснении электрических явлений, лежащих в основе современной электроники. Течение тока в цепях сравнивается с течением жидкости, а напряжение с давлением в трубе, которые интуитивно понимает, пожалуй, каждый человек без исключения. Уроки из учебного пособия, как строго укладывается в школьный курс физики, так и существенным образом расширяет его для ребенка.

Разбираться в электронике действительно просто, когда обладаешь достаточным количеством информации. Это сможет доказать даже ребенок старше 12 лет, на которого ориентирован данный набор. Ведь, в конструкторе помимо книжки, направленной на формирование понимания что такое электроника и из чего она состоит, присутствуют электронные компоненты и инструменты для проведения всего цикла увлекательных и полностью безопасных экспериментов, предусмотренных в рамках учебного курса. Ничто так не способствует усвоению теории, как подтверждающая ее практическая часть.

В учебном пособии стартового набора доступны первые 14 уроков с экспериментами из общего учебного курса:

Урок №1. Основные понятия электричества.

Напряжение, сопротивление, мощность, сила тока, закон Ома.

Урок №2. Светодиод.

Особенности применения и подключения

Урок №3. Тактовая кнопка.

Использование в электрической цепи

Урок №4. Работа с мультиметром.

Методика измерения электрических характеристик

Урок №5. Переменное сопротивление.

Реостат и потенциометр, их назначение и применение.

Урок №6. Транзисторы.

Описание и разновидности. Построение цепи на основе биполярного транзистора

Урок №7. Последовательное соединение проводников.

Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.

Урок №8. Терморезистор и фоторезистор.

Описание и особенности использования.

Урок №9. Делитель напряжения.

Принцип деления напряжения. Расчет параметров цепи.

Урок №10. Вольт-амперная характеристика.

Определение и функциональное предназначение.

Урок №11. RGB-светодиод.

Особенности подключения полноцветного светодиода.

Урок №12. Параллельное соединение проводников.

Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.

Урок №13. Конденсатор.

Разновидности, характеристики и применение.

Урок №14. Однопереходный транзистор.

Принцип работы и практическое использование в схемах.

Состав набора:

  Конструктор красочно, привлекательно, оформлен и станет желанным подарком для каждого любителя техники и электроники.

Размер коробки: 28,5х18,5х8 см  Вес: 0,9 кг.

Физические основы электроники

Испокон веков люди стремятся к познанию окружающего мира, к изучению его законов, к совершенствованию условий жизни. Получение основополагающих знаний о законах природы способствовало появлению первых механизмов и технических приспособлений, облегчающих физический труд. Дальнейшее изучение законов природы потребовало понимания ее физических процессов, привело к зарождению и развитию важнейшей науки, получившей название – физика.

Физика является фундаментальной наукой, без изучения которой невозможно развитие любого из технических направлений. Открытие физических законов способствовало тому, что все примитивные изобретения находились в процессе постоянного совершенствования, нацеленного на создание новых, все более функциональных технических средств.

Изучая природные явления, многообразие которых представлено окружающим миром, человек стремился подчинить их, заставить служить себе во благо, что способствовало созданию продуктов рукотворного труда, не менее совершенных, чем рожденные природой.

Ученые-физики стремятся не только открыть природные явления, но и систематизировать их общие свойства, прийти к доскональному понимаю окружающей материи. Законам физики подчинены все разделы естествознания.

Главенствующая роль в процессе развития технического прогресса, построенного на знании законов физики, отведена научно-техническому направлению – «Физические основы электроники». Его общая цель – изучение физических основ и принципов построения электрических схем, способов изготовления электронных устройств, совершенствование их основных конструктивных составляющих, электрических и оптических характеристик.

Стремительное развитие научно-технического прогресса сделало знания физических основ электроники наиболее востребованными среди специалистов, так как область именно этих знаний необходима при конструировании радиотехнических и электронных средств, в сфере исследований как теоретических, так и экспериментальных, в разработке и промышленном производстве электронной аппаратуры и интегральных микросхем.

Физические основы электроники объединяют в себе результаты исследований в таких областях, как квантовая механика, статическая физика, теория электромагнитного поля, физика твердого тела, а также в изучении свойств полупроводниковых и тонкопленочных материалов.

Научно-технический прогресс требует непрерывного внедрения все более совершенных технологий с использованием электронных компонентов. Современные радиоэлектронные устройства отличаются многофункциональностью, быстродействием, надежностью, компактными размерами, небольшим весом, малым потреблением электроэнергии и низкой ценой. Оптимизация вышеперечисленных качеств, стала возможной только при постоянном внедрении новых знаний, в основе которых лежат физические принципы построения электронной аппаратуры. Ярким примером разработок сегодняшнего дня являются мобильные телефоны или многофункциональные портативные компьютеры.

Все современные исследования и измерения проводятся с применением электронных устройств. Научные и экспериментальные лаборатории в обязательном порядке оснащены электронными усилителями, генераторами, выпрямителями, осциллографами, измерительной техникой и другими приборами, которые служат мощным подспорьем в автоматизации и контроле производственного процесса.

Электронные средства позволяют в значительной степени облегчить научные исследования, изучить строение и свойства различных видов природной материи, приблизить человечество к познанию закономерностей окружающего мира.