Задачи и этапы развития схемотехники кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое этапы развития схемотехники, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое этапы развития схемотехники , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.

Курс схемотехники продолжает и совершенствует учебную дисциплину
“Техническая электроника”. Задачей схемотехники является создание приборов
и устройств для преобразования электромагнитной энергии, передачи,
обработки и сохранения информации. Благодаря достижениям схемотехники,
промышленность выпускает радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) для связи,
автоматики, телевидения, радиолокации, навигации, вычислительной техники,
систем управления технологическими процессами, светотехники, инфракрасной техники, рентгенотехники и пр.
Весь период развития схемотехники можно разделить на четыре
следующих поколения:
– схемотехника на электровакуумных приборах;
– схемотехника на полупроводниковых приборах;
– схемотехника на интегральных микросхемах;
– схемотехника на функциональных узлах.
Первое поколение схемотехники связи начинается с 1896 г., т.е. со
времени изобретения русским ученым А.С. Поповым радио. В связи с этим
возникла задача детектирования высокочастотных колебаний. Для этого
английский ученый Д.А.Флеминг предложил использовать явление
термоэлектронной эмиссии, которую открыл в 1884 г. американский ученый
Т.А. Эдисон. На ее базе в 1906 г. Д.А.Флеминг изобрел первый электронный
прибор с односторонней проводимостью – двухэлектродную лампу с
термокатодом (диод). Для повышения мощности диода в 1905 г. А.Хелл в США
изобрел газонаполненный диод (газотрон).
Тогда же возникла задача усиления колебаний, без чего не мог быть реализован радиоприемник. Для этого в 1907 г. американский инженер Ли де Форест
ввел в диод между катодом и анодом третий электрод – управляющую сетку,
создав тем самым усилительную трехэлектродную лампу – триод. Усилители
на этом приборе нашли самое широкое распространение среди устройств на
электровакуумных приборах, а управляющая сетка для усиления навсегда
осталась не только в триоде, а и в других многоэлектродных лампах.
В 1907 г. профессор Петербургского технологического института
Б.Л. Розинг предложил использование электроннолучевой трубки для приема
изображений, положив тем самым начало телевидению.
6
Развитие усилительной схемотехники на триодах и продвижение
усилителей в область высших частот выдвинули новые требования к
усовершенствованию электронных ламп.
Для повышения верхней границы частот усиления в 1915 г. немецкий
физик В. Шоттки изобрел четырехэлектродную лампу (тетрод) с экранирующей сеткой. Усилители на тетродах хоть и покорили высшие частоты, но не
обеспечивали качество усиления из-за искажений, которые обусловлены так
называемым динатронным эффектом. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Поэтому А. Хелл в США начал усовершенствование экранированных ламп и в 1930 г. предложил пятиэлектродную лампу (пентод), усилители на которой стали самыми распространенными.
Наряду с развитием электронной усилительной техники возникла задача
приема света. Для этого в 1930 г. Л.А. Кубецкий в СССР изобрел
фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Этот прибор некоторое время был
приемником изображений в телевидении. В то же самое время развитие
телевидения требовало создания не только приемной техники изображений, но
и передающей. Поэтому настоящим толчком к развитию телевидения явилось
предложение О.П. Константинова и С.И. Катаєва (СССР) по созданию
специальных передающих телевизионных трубок (иконоскопов). Аналогичные
трубки создал в США русский эмигрант В.К. Зворыкин. В 1933 г. П.В. Шмаков
и П.В. Тимофеев (СССР) предложили передающие телевизионные трубки с
повышенной чувствительностью – супериконоскопы, а в 1939 г. Г.В. Брауде
(СССР) высказал идею создания суперортикона – сверхчувствительной
передающей телевизионной трубки.
Наряду с разработкой низкочастотной электронной техники началось
освоение схемотехники сверхвысоких частот (СВЧ). Так в 1932 г. советский
ученый Д.А. Рожанский предложил динамическое управление электронным
потоком с целью использовать время пролета электронов между электродами в
качестве полезного явления для повышения верхней частотной границы. На
основе этого предложения А.Н.Арсеньева и О. Хейль (СССР) в 1939 г. создали
приборы для генерирования и усиления колебаний СВЧ. В 1940 г.
В.Ф. Коваленко (СССР) изобрел отражательный клистрон – генератор СВЧ,
который используется и сегодня.
Несмотря на бурное развитие ламповой техники, начинаются поиски более
надежных, экономичных, долговечных и малогабаритных приборов и устройств.
Так в 1922 г. инженер Нижегородской лаборатории А.В. Лосев открыл возможность генерирования и усиления электрических колебаний с помощью
кристаллического (полупроводникового) детектора. Он же открыл явление свечения контакта “металл-полупроводник”, т.е. А.В. Лосев впервые создал светодиод. К великому сожалению, работы А.В. Лосева не нашли признания в СССР.
Рождение схемотехники второго поколения приходится на 1948 год, когда
американские исследователи Д. Бардин, У. Браттейн и У. Шокли изобрели
полупроводниковый триод (транзистор). С этого момента началось бурное
развитие полупроводниковой схемотехники. Сегодня полупроводниковая
схемотехника полностью вытеснила электронные лампы из приемноусилительной аппаратуры, информацинно-измерительной техники, приборов
7
вычислительной техники и пр. Появилась возможность реализации сложных
функций, которые были недоступны для ламповой схемотехники из-за большой
энергоемкости, громоздкости и низкой надежности.
Однако, и в схемотехнике второго поколения миниатюрность, энергопотребление и надежность быстро исчерпали пределы возможностей.
Поясним это примером.
Пусть необходимо создать компактное электронное устройство, которое
содержит 106
компонентов со средней мощностью потребления 15 мВт, средней
массой 0,5 г, средним объемом 1 см3 и вероятностью отказов 10-5(час)-1
.
Результат будет следующим:
– мощность, которая рассеивается в середине устройства, составит 15 кВт;
– объем достигнет 1 м
3
;
– масса будет равной 500 кг;
– средняя частота отказов достигнет 10 (час.)-1, т.е. 10 раз в час.
Как видим, устройство явилось далеко не компактным, с недопустимой
мощностью рассеивания и, самое главное, неработоспособным, так как
отказывает через каждые 12 минут.
С учетом того, что современные электронные устройства сложнее намного
порядков, станет понятным невозможность их создания способами дискретной
транзисторной техники.
Третье поколение схемотехники, зародившееся в конце 50-х годов
прошлого столетия, ставит целью решать такие задачи на качественно новых
способах, которые обеспечивают уменьшение на несколько порядков
габаритов, энергопотребление, стоимости и частоты отказов. Именно такими
элементами стали интегральные микросхемы (ИМС). Технология их
изготовления дает возможность в микрообъемах твердого тела создавать
электронные устройства, которые содержат гораздо большее количество
компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и пр.). Тогда разработчик РЭА
получает ИМС, которая является готовым функциональным узлом в виде
конструктивного целого электронного устройства, например, усилителя,
счетчика импульсов, шифратора, дешифратора и даже ЭВМ.
Именно благодаря наличию ИМС имеем, в частности, современную
систему связи, где компьютерная техника является не “большим арифмометром”, а техническим средством.
Появление в составе ИМС микро-ЭВМ следовало бы также выделить в
одно из поколений, ибо схемотехника на микро-ЭВМ дает принципиально
новые неизвестные ранее возможности. Например, усиление можно
осуществить умножением цифровой копии сигнала на постоянное число, но
при этом, в отличие от усилителя, не возникают нелинейные, частотные и
фазовые искажения, не возникает опасность самовозбуждения при сколь угодно
высоком усилении, не вносятся шумы и т.д.
Развитие схемотехники на микро-ЭВМ и ЭВМ в целом еще себя не
исчерпали и являются благодарной задачей.
Четвертое поколение составляют функциональные микросхемы, приборы
и узлы, в которых трудно или невозможно выделить традиционные компоненты
8
(транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и пр.). Здесь осуществляется
интеграция разнообразных объемных и поверхностных явлений. Следствием
может быть преодоление барьера сложности. Это поколение находится в
зачаточной стадии разработки и еще не вышло за пределы лабораторий.
Сегодня на подступе пятое поколение, которое связано с созданием
квантовых вычислительных устройств. В периодике появились сообщения о
создании первых образцов квантовых вычислительных устройств,
быстродействие которых повышается на несколько порядков

Исследование, описанное в статье про этапы развития схемотехники, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое этапы развития схемотехники и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства