Author
dotruc
View
213
Download
0
Embed Size (px)
1
Zarys historii elektroniki
Politechnika Wrocawska
Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Wrocaw 2018
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKA - pocztekpierwszy kalkulator (ok.1500)??
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKA - pocztekRadio 1900 ??
Radio - metoda przekazu informacji na odlego za pomoc fal radiowych.
Nicola Tesla1856 - 1943
2
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKA - pocztekRadio 1900 ??
Guliemo Marconi1874 - 1937
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKA
Elektronika to dziedzina techniki, nauki zajmujcasi praktycznym zastosowaniem zjawisk zwizanychz dajcym si sterowa ruchem elektronw w prni,gazach i pprzewodnikach.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAOdkrycie elektronu
Najmniejsza porcja elektrycznoci = ELEKTRON
Odkrycie elektronu (1897)Joseph J.Thomson(1856-1940)
Nagroda Nobla 1906
3
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALampy elektronowe
Termin elektronika pojawi si na pocztku XX wieku dla opisania zastosowa lamp elektronowych.
Lampa katodowa (protoplasta kineskopu) --- Karl F. Braun (1897r.)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALampy elektronowe
Dioda prniowa (zawr elektryczny) -- Ambrose Fleming (1904r.)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALampy elektronowe
Trioda prniowa
Lee de Forest (1906r.)
4
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALampy elektronowe
Trioda prniowa
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALampy elektronowe
http://vimeo.com/28565075
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKARozwj radiotechniki
Pojawienie si lamp zapocztkowa rozwj radiotechniki i TV
lampy wieloelektrodowe i elektronopromieniowe:tetroda (1919), pentoda(1927),
lampy obrazowe (tv) i analizujce (kamera).
elektroniczny system telewizyjny (1927)
Termin elektronika ugruntowa swoje znaczenie stajc sinazw miesicznika wydawanego przez znane wydawnictwoMcGraw-Hill.
5
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKATranzystor bipolarny (1947)
JOHN BARDEEN,WALTER BRATTAIN,WILLIAM SHOCKLEY
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKALata 40 - 50
Elektronika ju w latach 40 uznana zostaje za strategiczn dziedzin.
W poowie stulecia decyduje o burzliwym rozwoju - radiotechniki,- teletechniki, - telewizji, - metrologii elektronicznej,- automatyki, - maszyn matematycznych (komputerw).
Tranzystor zwiksza tempo wprowadzania elektroniki w rne dziedziny ycia. Urzdzenia staj si bardziej niezawodne, miniaturowe, tasze.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKATyrystor, ukad scalony, laser
1950r. pierwszy komputer UNIVAC I
6
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKATyrystor, ukad scalony, laser
1956r. tyrystor - sterowanie urzdze duych mocy1958r. pierwszy ukad scalony (Jack Kilby) [1961r. komercyjna produkcja]1960r. tranzystor polowy MOS1962r. laser pprzewodnikowy systemy cznoci z kanaami o b. duych pojemnociach.Rozwj techniki laserowej otwiera now epok w mikromechanice, biologii, medycynie.
Rwnolegy rozwj techniki lampowej kolorowa TV (1956r.)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAMikroelektronika
Pierwszy sterowany elektronicznie robot przemysowy(1962)
Pierwszy dziaajcy satelita telekomunikacyjny Telstar(1962)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAMikroelektronika
Pierwszy popularny mikrokomputerPDP-8(1963)
Pierwsza transmisja radiowa z Ksiyca(1969)
7
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAMikroelektronika
Mikroprocesor (1971) 2300 tranzystorw w monolitycznym kawaku krzemu
Mikroprocesor (1997) 7,5mln tranzystorwMikroprocesor (2000 - ....) minimalna dugo kanau tranzystora
2005 65 nm2008 45 nm2011 32 nm > 2mld tranzystorw w mikroprocesorze2012 22 nm2022 5 nm
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAPrzyszo.GRAFEN??
Bardzo dobry przewodnik ciepa ok.5000 W/mK(diament 1500W/mK, srebro, mied ok..400W/mK),
Niewielka rezystancja
Bardzo wysoka ruchliwo elektronw wtemperaturze pokojowej = 200 000 cm/Vs(krzem 1500 cm/Vs, arsenek galu 8500 cm/Vs)
Prdko elektronw, wynoszca 1/300 prdkociwiata
Andre Geim; Konstantin Novoselov
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAPrzyszo.GRAFEN??
Niemal cakowicieprzezroczysty (pochaniatylko 2,3% wiata)
Ponad 100 razy mocniejszyni stal o tej samej gruboci,
Elastyczny - mona go bezszkody rozcign o 20%.
8
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
ELEKTRONIKAPrzyszo.GRAFEN??
Zastosowanie:
Szybkie procesory,
Energooszczdne rda wiata.
Czujniki z grafenu potrafi zarejestrowaobecno pojedynczej czsteczki substancji.
Elektrony poruszaj si w grafeniez prdkoci sigajca 1/300 prdkoci wiata,pozwala to wykonywa wiele dowiadcze, ktredotd wymagay uycia akceleratora.
Podstawowe elementy bierne w elektronice
Politechnika Wrocawska
Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Wrocaw 2017
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Podzia
Najprostszy element bierny obwodu elektrycznego (elem. liniowy).
I
U
RIU Podzia rezystorw:
Rezystory stae - elementy o wartoci rezystancji ustalonej w procesie wytwarzania i niepodlegajcej zmianie w czasie pracy
Rezystory zmienne - elementy charakteryzujce si zmiennoci rezystancji.
nastawne, o konstrukcji umoliwiajcej pynn, dokonywan w sposb mechaniczny,zmian wartoci rezystancji w obwodzie (potencjometry),
pprzewodnikowe (wytwarzane z pprzewodnikw) o rezystancji zmieniajcej siw znacznym przedziale wartoci pod wpywem rozmaitych czynnikw zewntrznych, sto np. termistory, magnetorezystory, fotorezystory.
9
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Podzia
Wane znaczenie ma klasyfikacja objta midzynarodowym systemem normalizacyjnym(IEC), w ktrej rezystory dzieli si na:
typu1, tj. wysokostabilne i precyzyjne,
typu2, tj. powszechnego stosowania.
Niekiedy wyrnia si rezystory majce szczeglnie ksztatowane wartoci niektrychparametrw, przykadem mog by rezystory:
wysokonapiciowe (> 1 kV),
wysokoomowe (> 10 M),
duej mocy (> 2 W),
wysokotemperaturowe (> 175C),
precyzyjne (< 1%),
itp.,
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Parametry
Rezystancja (0.1 10M szeregi E12(10%) i E24(5%)
E3 50% 10, 22, 47
E6 20% 10, 15, 22, 33, 47, 68
E12 10%10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82
E24 5%
10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Parametry
Moc (1/8 5W)
Maksymalne napicie (100V 1000V)
Stabilno termiczna (10ppm/deg 500ppm/deg)
Stabilno czasowa (np. 1%/1000h)
Indukcyjno pasoytnicza
(indukcyjno doprowadze 6-8nH)
Pojemno (0.1pF 5pF)
Nieliniowo (R=R(U) rzdu 0.01%/V)
10
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Oznaczenia
Oznaczenia rezystorw:a) bezporednie zapisanie wartoci na obudowie rezystora, wystpuje w przypadku rezystorw przewlekanych,- np. warto 0.47 zapisujemy 0.47 lub R47 lub 0E47- np. warto 4.7 zapisujemy 4R7- np. warto 470 zapisujemy 470 lub 470R lub k47- np. warto 4.7 k zapisuje si 4.7k lub 4k7- np. warto 4.7M zapisujemy 4M7 lub 4.7M
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Oznaczenia
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Oznaczenia
c) kod paskowy zakodowanie wartoci za pomoc czterech, piciu lub szeciukolorowych paskw
11
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Model
R
C~0,5pF
C~0.5pF C~0.5pF
L~5-10nH
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Przykadowe rezystory
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Rezystor (opornik)Rezystory powierzchniowe
12
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Kondensator (pojemno)
i(t)
u(t)
t
oudttiC
tudtdu
Cti0
)()(1
)(;)(
Zbudowany jest z dwch okadek (przewodnikw) rozdzielonych dielektrykiem
Podczenie napicia do okadek kondensatora powoduje zgromadzenie si nanich adunku elektrycznego. Po zaniku napicia, adunki utrzymuj si naokadkach siami przycigania elektrostatycznego.Kondensator charakteryzuje pojemno okrelajca zdolno kondensatora dogromadzenia adunku:
U
QC
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Kondensator (pojemno)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Kondensator (pojemno)
13
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Pojemno (0.1pF 5F; szeregi E6 E12)
Napicie przebicia (5V 10kV)
Polaryzacja (dla kondensatorw elektrolitycznych !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)
Rezystancja upywu (0 - 10A)
Stratno (rodzaj dielektryka i upywno)
Rezystancja szeregowa
Stabilno termiczna (rodzaj dielektryka np. NP0.)
Prd maksymalny (szczeglnie impulsowy)
Indukcyjno doprowadze
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
14
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
15
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Dopuszczalne napicie znamionowe jest to chwilowa warto sumy napicia staego i amplitudynapicia zmiennego jak mona przyoy do kocwek kondensatora nie powodujc jegouszkodzenia (przebicia warstwy dieelektryka). Warto napicia znamionowego zaley od typudieelektryka.Warto napicia znamionowego podaje si wprost na obudowie kondensatora lub koduje za pomoclitery.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorParametry
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorModel
RSC
C~0.5pF C~0.5pF
L
RU
16
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorPrzykadowe kondensatory
ceramiczne
styrofleksowe
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorPrzykadowe kondensatory
polipropylenowe
tantalowe
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorPrzykadowe kondensatory
elektrolityczne
17
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorZakres pojemnoci
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorRodzaje
Typ kondensatora
Zakres pojemnoci
Napicie przebicia [V]
DokadnoStao tempera-turowa
Upyw-no
Uwagi
Mikowy 1 pF-0,01uF 100-600 dobra maadoskonay; dobry w
ukadach w.cz.
Ceramiczny 10pF-luF 50-30k kiepskaZaley od rodzaju ceramiki
redniamay, niedrogi, bardzo
popularny
Poliestrowy 0,001uF- 50jiF 50-600 dobra kiepska maatani, dobry, bardzo
popularny
Polistyrenowy(styrofleksowy)
10pF-2,7uF 100-600 b. dobra dobra b.maawysokiej jakoci, o duych
wymiarach, dobry do filtracji sygnaw
Poliwglanowy 100pF-30uF 50-800 b. dobra znakomita maawysokiej jakoci, o maych
wymiarach
Polipropylenowy 100pF-50uF 100-800 b. dobra dobra b.maawysokiej jakoci, maa
absorpcja dielektryczna
Teflonowy 1 nF-2uF 50-200 b. dobra najlepsza b.b.maawysokiej jakoci,
najmniejsza absorpcja dielektryczna
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
KondensatorRodzaje
Typ kondensatora
Zakres pojemnoci
Napicie przebicia [V]
Doka-dno
Stao temperatur
o-wa
Upyw-no
Uwagi
Szklany 10pF-l000pF 100-600 dobra b.maadua stao dugoczasowa
pojemnoci
Porcelanowy 100 pF-0,1uF 50-400 dobra dobra maadobry, dua stao
dugoczasowa pojemnoci
Tantalowy 0,1 uF-500uF 6-100 kiepska kiepskadue pojemnoci,
polaryzowany, mae wymiary; maa indukcyjno wasna;
Elektrolityczny aluminiowy
0,1uF-1F 3-600 za okropna b.duafiltry w zasilaczach;
polaryzowany, krtki czas ycia
Buck-up 0,1 F-10F 1,5-6 kiepska kiepska maado podtrzymywania zawartoci
pamici; dua rezystancja szeregowa
Olejowy 0,1 uF-20uF 200-10k maafiltry wysokonapiciowe; due
wymiary; dugi czas ycia
Prniowy 1 pF-5nF 2k-36k b.maa Ukady w.cz.
18
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Cewka (indukcyjno)Jest elementem zdolnym do gromadzenia energii w wytwarzanym polumagnetycznym.
i(t)
u(t)
dtdi
LtuidttuL
tit
)(;)0()(1
)(0
Zwj z drutu, ktry moe by nawinityna rdzeniu z powietrzem lub innymniemagnetycznym materiale, lub nardzeniu magnetycznym (elazo, materiaferrytowy).Zastosowanie rdzenia zwikszaindukcyjno cewki.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Cewka (indukcyjno)
Indukcyjno (szereg E12 tylko dla dawikw maej dobroci)
AL [nH/zw2] - staa rdzenia (L = AL z2 )
Rezystancja szeregowa - dobro
Naskrkowo
Nieliniowo i histereza rdzenia, straty w rdzeniu
Maksymalny prd (nasycenie materiau rdzenia Bmax=0,2 - 1.6T)
Maksymalne napicie pracy (przebicie midzyuzwojeniowe)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
CewkaModel
RS
C
C~0.5pF C~0.5pF
L
19
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
CewkaTransformator
Dwie cewki sprzone magnetycznie (nawinite na wsplnym rdzeniu)tworz transformator.
Doprowadzanie do uzwojenia pierwotnego napicia zmiennego U1 spowodujepowstanie strumienia magnetycznego w rdzeniu. Strumie ten przenikajc uzwojeniewtrne, wyindukuje w nim napicie zmienne U2. Napicie to bdzie miao taki samksztat jak napicie w uzwojeniu pierwotnym, a amplitud wprost proporcjonaln doprzekadni transformatora.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
CewkaTransformator
1
2
12
N
NN
UNU
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
CewkaPrzykadowe cewki i transformatory
20
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Parametry
Napicie znamionowe najwiksze napicie (stae lub zmienne) dla ktregomona stosowa dany bezpiecznik
Prd znamionowy prd (roboczy), dla ktrego przystosowany jest bezpiecznik.Jest mniejszy od maksymalnego prdu, ktry nie powoduje zadziaaniabezpiecznika.
Zdolno czenia najwysza warto prdu, ktry moe by przerwany przezbezpiecznik, przy danym napiciu, bez ryzyka wystpienia przebicia lub stopieniaobudowy.
Prd zadziaania IN minimalna warto prdu powodujca zadziaaniebezpiecznika (przerwanie obwodu)
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Parametry
Charakterystyka zadziaania opisuje zaleno pomidzy szybkocizadziaania bezpiecznika a wartoci prdu:- bezpieczniki szybkie krtkim czasie zadziaania, stosowane w ukadach gdzieprzekroczenie prdu maksymalnego moe uszkodzi ukad- bezpieczniki zwoczne zadziaanie bezpiecznika nastpuje po przepywieprdu wikszego/rwnego prdowi zadziaania przez okrelony czas; stosowanew ukadach gdzie wystpuje tzw. prdy rozruchowe, duo wiksze od prdupobieranego przez ukady podczas pracy normalnej
21
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Parametry
FF bardzo szybkie zabezpieczaj ukady zawierajce elementypprzewodnikowe przed zwarciamiF szybkie stosowane w ukadach, w ktrych nie wystpuj nage skokinapicia lub jako bezpieczniki gwneM o rednim opnieniu zadziaania uywane w ukadach niskonapiciowychi niskoprdowychT o opnionym czasie zadziaania stosowane w ukadach z przeczanymiprdami o powolnych czasach narostu i opadaniaTT z du zwok zadziaania w ukadach z krtkotrwaymi prdamirozruchowymi
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Parametry
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Obudowy
22
Politechnika WrocawskaInstytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Bezpieczniki w aparaturze elektron.Obudowy SMD