Vývoj základny elektronických součástek

V roce 1898 byl v ilustrovaném týdeníku Žurnál nejnovějších objevů a vynálezů publikován článek Domácí zařízení experimentů s bezdrátovým zapojením. Vysílač byl vyroben na Rumkorfově cívce a přijímač byl ve skutečnosti velmi podobný A.S. Popova. Pomocí popsaného přijímače a vysílače bylo možné vyslat signál ve vzdálenosti až 25 m, což byl v té době obrovský úspěch.

Již v roce 1924 vyšlo první číslo rozhlasového amatérského časopisu. V polovině roku 1930 byl časopis přejmenován na "Radio Front" a pod tímto názvem byl vydáván až do července 1941. Během let druhé světové války nebyl časopis samozřejmě publikován. První poválečné číslo časopisu vyšlo v lednu 1946. Od tohoto lednového čísla se časopis začal jmenovat Radio. Jeho kryt je znázorněn na obrázku.

Nejvýraznější věcí v tomto problému je, že po obvodech detektorových přijímačů je dáno barevné označení rezistorů, jak je tomu dnes! Je pravda, že také říká, že se jedná o nové americké označení. V Rusku se „pruhované“ rezistory objevily až na konci dvacátého století, a dokonce i uvnitř dovezených rozhlasových magnetofonů a televizorů. Ale „našemu“ se podařilo v barevně označených polovodičích: když se snažili o potřeby obranného průmyslu, roztřídili všechno do té míry, že bylo jednoduše nemožné pochopit, o jaký druh tranzistoru nebo diody jde. Toto barevné značení začalo být plně publikováno až v současnosti, prakticky se přestaly používat pouze domácí tranzistory.

Obr. 1. Obálka prvního čísla časopisu Radio

Časopis nejprve popsal konstrukci trubkových přijímačů, vysílačů a audio zesilovače. Od prvního čísla časopisu Radio publikoval referenční data pro elektronky a další rádiové komponenty. Byly také rozhodovány otázky, kde začít amatérské rozhlasové experimenty: studiem teorie nebo okamžitým vyzvednutím páječky?

Základna amatérského rádiového prvku

Zajímavý historický fakt: když to ještě nebylo elektrické páječky, pak k záchraně přišla obvyklá pětičlenná mince. Určitě byla naostřena a nýtována dřevěným držadlem k železnému drátu. Při zahřívání v plameni alkoholové lampy se mince zcela vypořádala s funkcí páječky. Nyní se taková rada zdá jednoduše směšná, ale byla!

S moderní základnou prvků, která je neustále aktualizována novými mikroobvody a tranzistory, s takovou „páječkou“ není nic společného, ​​protože v některých případech je nutné k opravě elektronických zařízení používat mikroskop. Elementární základna tedy určuje nejen konstrukci elektronických zařízení, ale také jaké nástroje budou tato zařízení sestavována nebo opravována.

Zcela jednoduše a jasně lze vývoj základny prvků vysledovat na různých generacích počítačů podle moderní počítačové terminologie. Rostoucí trh osobních počítačů jako lokomotiva již téměř čtyřicet let táhne křemíkovou technologii za sebe, což způsobuje výskyt stále více elektronických součástek.

Elektromechanické počítače

Ještě před vytvořením počítačů byla používána elektromechanická výpočetní zařízení - karty. První tabelátor vynalezl v roce 1890 Hermann Hopperit v USA, aby vypočítal výsledky sčítání lidu. Informace byly zadány pomocí děrných karet a výsledky zpracování byly vydány ve formě výtisků na papíře.

Tabulátory byly hlavním zařízením strojních počítacích stanic - MSS. V SSSR MSS přežila do sedmdesátých let dvacátého století, alespoň jako součást velkých státních podniků. Hlavním cílem MCC byl výplatní listina.Odtud se objevily osady, které se stále nazývají „kořeny“.

Vzhled „moderního“ tabulátoru je zobrazen na obrázku (čtverec z pravé strany je pracovní program napsaný dráty na panelu patchů). Hmotnost takové počítačové technologie dosáhla 600 kg.

Obr. 2. Tab

„Program“ je znázorněn na následujícím obrázku. Barevné dráty spojily zásuvky, které na druhé straně textitového panelu skončily kontakty pro připojení k tabulátoru.

Obr. 3. Panel záplat

V roce 1939, v USA, na objednávku armády, IBM vyvinula počítač Mark 1. Jeho základní základnou byly elektromechanické relé. Dokončila sčítání dvou čísel za 0,3 sekundy a násobení v 3. Mark 1 byl navržen pro výpočet balistických stolů. Počítačová značka 1 obsahovala asi 750 tisíc dílů, jejichž připojení vyžadovalo 800 km vodičů. Jeho rozměry: výška 2,5 m, délka 17 m.

Generace počítačů a základny prvků

První generace počítačů byla postavena na elektronických zkumavkách. Takže ve Velké Británii v roce 1943 byl vytvořen počítač Colossus. Je pravda, že to bylo vysoce specializované, jeho účelem bylo rozluštit německé kódy výčtem různých možností. Zařízení obsahovalo 2000 lamp, zatímco rychlost byla 500 znaků za sekundu.

První univerzální trubkový počítač je ENIAC, vytvořený v roce 1946 ve Spojených státech na objednávku armády. Rozměry tohoto počítače jsou velmi působivé: 25 m na délku a téměř 6 m na výšku. Stroj obsahoval 17 000 elektronových zkumavek a provedl asi 300 multiplikačních operací za sekundu, což je mnohem více než reléový stroj Mark 1. Spotřeba energie byla asi 150 kW. Pomocí počítačových výpočtů ENIAC prokázala teoretickou možnost vytvoření vodíkové bomby.

V Sovětském svazu v období od roku 1948 ... 1952 byl vývoj trubkových počítačů prováděn stejně jako ve Spojených státech, hlavně v armádě. Jeden z nejlepších sovětských trubkových počítačů by měl být uznán jako stroje řady BESM (velký elektronický počítací stroj). Celkem bylo vyrobeno šest tranzistorů BESM-1 ... BESM-2 (trubka) BESM-3 ... BESM-6 s tranzistory. V době vytvoření byl každý model v této sérii nejlepším na světě ve třídě univerzálních počítačů.

Druhá generace počítačů 1955 - 1970

Elementární základnou druhé generace byly tranzistory a polovodičové diody. Ve srovnání s trubkovými počítači byly tranzistorové počítače menší, spotřeba energie byla také mnohem nižší. Výkon počítačů druhé generace dosáhl až půl milionu operací za sekundu, na magnetických médiích se objevila externí paměťová zařízení - byly vytvořeny magnetické pásky a magnetické bubny, algoritmické jazyky a operační systémy.

Třetí generace počítačů 1965 - 1980

Pro třetí generaci byly mikroobvody malého a středního stupně integrace použity jako základna prvků - v jednom pouzdře bylo umístěno až několik desítek polovodičových prvků. Za prvé, byli mikroobvody řady K155, K133. Rychlost takových počítačů dosáhla 1 milionu operací za sekundu, objevily se monochromatické alfanumerické video terminály (v strojích druhé generace byly použity teletypy a speciální psací stroje).

Další vývoj základny prvků vedl k vytvoření mikroobvodů velké (LSI) a super velké (VLSI) integrace. V jednom případě takových mikroobvodů obsahuje několik stovek prvků. Tyto mikroobvody v SSSR byly zastoupeny řadou K580.

Počítač čtvrté generace 1980 - současnost

Tato generace se zrodila díky vytvoření mikroprocesoru Intel v roce 1971, což bylo prostě revoluční. Čip Intel 4004 s velikostí krystalů 3,2 x 4,2 mm, obsahoval 2300 tranzistorů a měl taktovací frekvenci 108 KHz. Jeho výpočetní výkon byl ekvivalentní počítači ENIAC. Na základě tohoto zařízení byl vytvořen nový typ počítačového mikropočítače.První osobní počítače (PC) byly vydány v roce 1976 společností Apple, ale v roce 1980 se IBM ujala vedení vytvořením vlastního IBM PC, jehož architektura se stala mezinárodním standardem pro profesionální PC. Současné procesory Core i7 druhé generace společnosti Intel obsahují přes miliardu tranzistorových struktur.

Obr. 4. Macroprocessor intel

Mikrokontroléry

Příběh o vývoji elektronických součástek rádiové elektroniky by byl neúplný, nemluvě mikrokontroléry tak populární nyní v amatérských rádiových designech. Podle staré terminologie se jim říkalo jednočipové mikropočítače.

Mikroprocesor, programová paměť a RAM, vstupní / výstupní porty jsou kombinovány v jednom vícepólovém pouzdře. Pro počítání časových intervalů mají mikrokontroléry časovače, mnoho modelů má analogové vstupy, což vám umožní dělat bez externích zařízení ADC. Regulátory s modulem PWM (PWM) se používají v obvodech invertorových svařovacích strojů a nastavitelných pohonů asynchronních elektrických motorů. K dispozici jsou i řadiče s vestavěným rádiovým kanálem, který umožňuje bezdrátové připojení.

První mikrokontrolér řady MCS-48 Intel 8048 byl propuštěn v roce 1976. Měl 27 linek I / O, osmibitový časovač, datovou paměť a programovou paměť a samozřejmě mikroprocesor. V současné době se tyto mikrokontroléry staly historií.

Zobrazit toto téma: Programování mikrokontrolérů pro začátečníky

8051 řadičů

V roce 1980 se zrodila rodina Intel 8051 (MCS-51). Architektura této rodiny se ukázala být tak úspěšná, že mikrokontroléry této rodiny se stále používají dodnes. Během této doby samozřejmě různé firmy (asi tucet) vyvinuly mnoho modelů této rodiny. Zajímavý fakt: instrukční systém mikroprocesorů se od svého vzniku nikdy nezměnil, což nezabránilo vývoji nových modelů mikrokontrolérů. MCS-51 časem ustupuje novějším rodinám.

Jeden z nich se stal Mikrokontroléry PIC s mikročipem. Jejich obliba byla způsobena především nízkou cenou, vysokou rychlostí a pohodlnými porty. Proto se MK PIC staly tím nejlepším, když chcete vytvořit levný a poměrně jednoduchý řídicí systém.

Obrovská popularita mikrokontrolérů u šunek je způsobena nejen nízkou cenou těchto mikroobvodů, ale také skutečností, že k vytvoření nového zařízení stačí jen napsat další program do MK. Pak i bez změny čehokoli v obvodu můžete například z hodiny měřiče kmitočtu vytvořit hodiny nebo vícekanálový časovač.

Počítač páté generace

Ve skutečnosti se boj o jeho vytvoření mezi firmami začal v roce 1981. Pátá generace počítačů má vypadat jako lidský mozek ovládaný hlasem. Vytvoření takové umělé inteligence bude vyžadovat vývoj zcela odlišných technologií, zcela odlišných technických řešení a vytvoření zcela nové základní základny. Obrovské úsilí v tomto ohledu vynaložilo Japonsko, ale výsledek dosud nebyl dosažen. USA nechtějí ani za Japonskem zaostávat - IBM také provádí výzkum v této oblasti. Zvláštní úspěchy však ještě nejsou vidět.

Obr. 5. Moderní mikroprocesor

Spotřební elektronika

Jak bylo uvedeno výše, rychle se rozvíjející trh s PC se stal lokomotivou pro vývoj elektroniky. Díky tomu se moderní domácí spotřebiče podobají specializovanému počítači. Televize, domácí kina, DVD přehrávače mají takové provozní parametry, které si před dvaceti lety nebylo možné představit.

Dokonce i pračky, ledničky, jednoduché nový rok věnec řízené mikrokontroléry. Moderní dětské hračky pro zpěv a mluvení vyrobené v Číně, také s mikrokontrolérem.Mimochodem, nápadná skutečnost: v šedesátých letech dvacátého století nemohli Číňané dokonce zahájit výrobu detektorových přijímačů a nyní je v Číně vyráběna téměř veškerá elektronika.

V průmyslu je také každé moderní technologické zařízení pro řízení technologických procesů, i když není příliš složité, založeno na mikrokontrolérech a má zpravidla rozhraní pro připojení k PC. Takovým rozhraním jsou například elektronické elektroměrycož vám umožní jejich použití v automatických měřicích systémech.

Spolehlivost moderních elektronických součástek je poměrně vysoká. Není však neobvyklé, že se jakékoli elektronické zařízení stane nepoužitelným a potřebuje opravu. V v případě poruchy elektronického zařízení pro domácnost není vždy možné vzít vadné zařízení do specializované dílny, prostě to není všude, kde jsou. Poté radioamatéři přicházejí k záchraně a opravují vybavení ve svých domácích dílnách.

Kvalifikace těchto domácích mistrů je zpravidla velmi vysoká, protože se opravuje velmi široká škála elektronických zařízení: od jednoduchých zvonků po satelitní televizní systémy. Organizace a organizace těchto seminářů doma bude diskutována v dalším článku.

Boris Aladyshkin 

Viz také na našem webu:

Historie vzniku a vývoje mikrokontrolérů, jejich hlavní typy, vlastnosti a rozdíly

Rádioamatérská dílna - nářadí, materiály a měřicí přístroje pro práci