Інформація. фізичні носії інформації

Інформація. фізичні носії інформації

Інформація — це нові відомості, які прийняті, зрозумілі і оцінені її користувачем як корисні;

Іншими словами, інформація — це нові знання, які отримує споживач (суб'єкт) у результаті сприйняття і переробки певних відомостей.

Властивості інформації

Найважливішими, з практичної точки зору, властивостями інформації є цінність, достовірність та актуальність.

Цінність інформації — визначається корисністю та здатністю її забезпечити суб’єкта необхідними умовами для досягнення ним поставленої мети.

Достовірність — здатність інформації об'єктивно відображати процеси та явища, що відбуваються в навколишньому світу. Як правило достовірною вважається насамперед інформація яка несе у собі безпомилкові та істинні дані. Під безпомилковістю слід розуміти дані які не мають, прихованих або випадкових помилок. Випадкові помилки в даних обумовлені, як правило, неумисними спотвореннями змісту людиною чи збоями технічних засобів при переробці даних в інформаційній системі.Тоді як під істинними слід розуміти дані зміст яких неможливо оскаржити або заперечити.

Актуальність — здатність інформації відповідати вимогам сьогодення (поточного часу або певного часового періоду).

Види інформації

Інформацію можна поділити на види за кількома ознаками:

[ред.]За способом сприйняття

Для людини інформація поділяється на види залежно від типу рецепторів, що сприймають її.

Візуальна — сприймається органами зору. Ми бачимо все довкола.

Аудіальна — сприймається органами слуху. Ми чуємо звуки довкола нас.

Тактильна — сприймається тактильними рецепторами.

Нюхова — сприймається нюховими рецепторами. Ми відчуваємо аромати довкола.

Смакова — сприймається смаковими рецепторами. Ми відчуваємо смак.

[ред.]За формою подання

За формою подання інформація поділяється на такі види:

Текстова — що передається у вигляді символів, призначених позначати лексеми мови;

Числова — у вигляді цифр і знаків, що позначають математичні дії;

Графічна — у вигляді зображень, подій, предметів, графіків;

Звукова — усна або у вигляді запису передачі лексем мови аудіальним шляхом.

[ред.]За призначенням

Масова — містить тривіальні відомості і оперує набором понять, зрозумілим більшій частині соціуму

Спеціальна — містить специфічний набір понять, при використанні відбувається передача відомостей, які можуть бути не зрозумілі основній масі соціуму, але необхідні і зрозумілі в рамках вузької соціальної групи, де використовується дана інформація

Особиста — набір відомостей про яку-небудь особистість, що визначає соціальний стан і типи соціальних взаємодій всередині популяції.

Носі́й інформа́ції (data medium) — матеріальний об'єкт або середовище, призначений для зберігання даних. Останнім часом носіями інформації називають переважно пристрої, призначені для зберігання файлів даних у комп'ютерних системах, відрізняючи їх від пристроїв для введення-виведення інформації та пристроїв для обробки інформації.

Класифікація
За формою сигналу, який використовується для запису даних, розрізняють аналогові та цифрові носії. Для перезапису інформації з аналогового носія на цифровий чи навпаки необхідно застосовувати аналогово-цифрове чи цифро-аналогове перетворення сигналу.

За призначенням розрізняють носії

Для використання на різних пристроях

Вмонтовані у певний пристрій

За стійкістю запису і можливістю перезапису:

Постійні запам'ятовуючі пристрої (ПЗП), зміст яких не може бути змінено кінцевим користувачем (наприклад, CD-ROM, DVD-ROM). ПЗП в робочому режимі допускає тільки зчитування інформації. Записувані пристрої, у які кінцевий користувач може записати інформацію тільки один раз (наприклад, CD-R,DVD-R, DVD+R, BD-R). Перезаписувані пристрої (наприклад, CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, BD-RE, магнітна стрічка тощо). Оперативні пристрої забезпечують режим запису, зберігання й зчитування інформації в процесі її обробки. Швидкі, але дорогі ОЗП (SRAM, статичні ОЗП) будуються на основі тригерів, повільніші, але дешеві різновиди (DRAM, динамічні ОЗП) будуються на основі конденсатора. В обох видах оперативної пам'яті інформація зникає після відключення від джерела струму. Динамічні ОЗП потребують періодичного оновлення вмісту - регенерації.

За фізичним принципом

перфораційні (з отворами або вирізами) - перфокарта, перфострічка

магнітні - магнітна стрічка, магнітні диски

оптичні - оптичні диски CD, DVD, Blu-ray Disc

магнітооптичні - Магнітооптичний компакт-диск (CD-MO)

електронні (використовують ефекти напівпровідників) - карти пам'яті, флеш-пам'ять

Природа електропровідності

Електропровідність зумовлена переважним рухом заряджених часток, носіїв заряду в напрямку електричного поля. Носіями заряду можуть бути електрони, дірки або йони. Для забезпечення провідності носії заряду повинні бути вільними.

Фізичні властивості

Характерна риса напівпровідників — зростання електропровідності зі зростанням температури; при низьких температурах електропровідність мала. При температурі близькій до абсолютного нуля напівпровідники мають властивості ізоляторів. Кремній, наприклад, при низькій температурі погано проводить електричний струм, але під впливом світла, тепла чи напруги електропровідність зростає.

Електри́чний струм — впорядкований рух заряджених частинок у просторі. У металах це електрони, напівпровідниках - електрони та дірки, у електролітах - позитивно та негативно заряджені іони, у іонізованих газах — іони та електрони. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металах протилежний напрямку руху електронів.

Рези́стор або о́пір (від лат. resisto — опираюся) — елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опору^[1]. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики значення електричного струму через резистор в залежності від електричної напруги описується законом Ома. напівпровідникові резистори — використовують опір слабколегованого напівпровідника. Ці резистори можуть бути як лінійними, так і можуть мати значну нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються у складі інтегральних мікросхем, де інші типи резисторів застосувати важче.

6)

p-n перехід — область контакту напівпровідників p- та n-типу, яка характеризується одностороннім пропусканням електричного струму.

електронно-дірковий перехід (p — n -переход), область напівпровідника, в якій має місце просторова зміна типа провідності (від електронної n до діркової p). Оскільки в р -області Е.-д. п. концентрація дірок набагато вища, ніж в n -області, дірки з n -області прагнуть дифундувати в електронну область. Електрони дифундують в р -область. Проте після відходу дірок в n -області залишаються негативно заряджені акцепторні атоми, а після відходу електронів в n -області — позитивно заряджені донорні атоми. Т. до. акцепторні і донорні атоми нерухомі, то в області Е.-л. п. утворюється подвійний шар просторового заряду — негативні заряди в р -області і позитивних зарядах в n -області (мал. 1). Контактне електричне поле, що виникає при цьому по величині і напряму таке, що воно протидіє дифузії вільних носіїв струму через Е.-д. п.; в умовах теплової рівноваги за відсутності зовнішньої електричної напруги повний струм через Е.-д. п. дорівнює нулю. Т. о., в Е.-д. п. існує динамічна рівновага, при якій невеликий струм, що створюється неосновними носіями (електронами в р -області і дірках в n -області), тече до Е.-д. п. і проходить через нього під дією контактного поля, а рівний по величині струм, що створюється дифузією основних носіїв (електронами в n -області і дірках в р -області), протікає через Е.-д. п. у зворотному напрямі. При цьому основним носіям доводиться долати контактне поле (потенційний бар'єр). Різниця потенціалів, що виникає між p- і n -областямі із-за наявності контактного поля (контактна різниця потенціалів або висота потенційного бар'єру), зазвичай складає десяті долі вольта.

Напівпровідниковий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник.

Вольт-ампе́рною характери́стикою, скорочено ВАХ матеріалу чи пристрою називається залежність струму в ньому від прикладеної напруги.

Вольт-амперну характеристику можна визначити також, як залежність падіння напруги на пристрої від струму, що в ньому протікає.

Вольт-амперну характеристику можна визначити також, як залежність падіння напруги на пристрої від струму, що в ньому протікає.

Вольт-амперна характеристика зображається зазвичай у вигляді графіка, в якому напруга відкладається вздовж осі абсцис, а струм вздовж осі ординат.

Для матеріалів вольт-амперна характеристика часто приводиться у вигляді залежності густини струму від напруженості прикладеного поля.

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода схематично показана на рисунку (без збереження масштабу). Рисунок демонструє чотири режими роботи напівпровідникового діода. При оберненій напрузі, більшій за , наступає пробій — різке збільшення струму, яке використовується в роботі лавинних діодів та діодів Зенера. При оберненій напрузі, меншій від , існує тільки малий струм насичення, здебільшого, порядку мікроамперів. При прикладенні напруги в прямому напрямку, струм зростає експоненційно, залишаючись малим до напруги , — напруги відкривання діода. Ця напруга може бути різною, в залежності від типу діода, — від 0,2 В для діодів Шоткі, до 4 В у блакитних світлодіодів.

7) Транзи́стор (англ. transfer — «переносити» і англ. resistor — «опір»)— напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електроданапруги.

Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Принцип дії

Дія біполярного транзистора базується на використанні двох p-n переходів між базою та емітером і базою та колектором. В області p-n переходів виникають шари просторового заряду, між якими лежить тонка нейтральна база. Якщо між базою й емітером створити напругу в прямому напрямку, то носії заряду інжектуються в базу й дифундують до колектора. Оскільки вони є неосновними носіями в базі, то легко проникають через p-n перехід між базою й колектором. База виготовляється достатньо тонкою, щоб носії заряду не встигли прорекомбінувати, створивши значний струм бази. Якщо між базою й емітером прикласти запірну напругу, то струм через ділянку колектор-емітер не протікатиме.

Будова

Колектором служить напівпровідник n-типу, легований донорами до невисокої концентрації 10¹³-10¹⁵ см⁻³. Перед створенням бази напівпровідник покривають фоторезистом і за допомогою літографії звільняють вікно для легування акцепторами. Атоми акцептора дифундують в глибину напівпровідника, створюючи область із доволі високою концентрацією — 10¹⁷-10¹⁸ см⁻³. На третьому етапі знову створюється вікно для легування донорами й утворюють емітер із ще вищою концентрацією домішок, необхідною для того, щоб спочатку компенсувати акцептори, а потім створити напівпровідник n-типу. Відношення домішок у емітері й у базі повинно бути якомога більшим для забезпечення гарних характеристик транзистора.

8)

Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Класифікація ^[2]

Транзистори класифікуються за вихідним матеріалом, розсіюваною потужністю, діапазоном робочих частот, принципом дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, середніх та високих частот, за потужністю — на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низьких і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності — на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. За технологічними ознаками розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

[ред.]Позначення типу транзистора

Позначення типу транзистора встановлено галузевим стандартом ОСТ 11 336.919-81. Перший елемент позначає вихідний матеріал із якого виготовлений транзистор: германій чи його сполуки — Г, кремній або його сполуки — К, сполуки галію — А. Другий елемент — підклас напівпровідникового приладу. Для біполярних транзисторів другим елементом є літера Т. Третій елемент — призначення приладу (таблиця). Четвертий елемент — число від 01 до 99, що позначає порядковий номер розробки типу приладу. Допускається тризначний номер — від 101 до 999, якщо номер розробки перевищує 99. П'ятий елемент позначення — літера російського алфавіту, що визначає класифікацію за параметрами приладів, виготовлених за єдиними технологіями.

Використання

Біполярні транзистори використовуються в підсилювачах, генераторах, перетворювачах сигналу, логічних схемах.

9)

МДН-транзистор (MOS — transistor) — напівпровідниковий прилад, що як базовий фізичний принцип використовує ефект поля.

Типовий МДН-транзистор складається з МД/ОН- структури (метал- діелектрик/окисел- напівпровідник, наприклад n— типу), та двох p— карманів для електродів джерела (source) та стоку (drain). Металічний управляючий електрод називається затвором (gate), а напівпровідниковий — підкладкою (bulk). Відомо, що МДН-структури мають три режими роботи: збагачення або акумуляції (з власною провідністю напівпровідника); слабої інверсії (із змішаною провідністю) та сильної інверсії (з інверсною провідністю). Тому в принципі можна використовувати будь-який з цих трьох режимів роботи для практичної реалізації МДН-транзистора, і на перших порах в 60-х роках їх і використовували при серійному виробництві (звідси має витік певна неоднозначність навіть в назвах цих приладів, оскільки одні працювали на основних носіях, другі — на неосновних, а треті мали змішану провідність, тому їх просто називали польові транзистори). Проте з часом переміг один режим роботи МДН-транзистора — «режим сильної інверсії», і тому сьогодні тільки з ним і пов"язується однозначно назва «МДН-транзистор». Але навіть в цьому разі реальні прилади можуть працювати в двох режимах роботи: слабої (при включенні), та сильної (нормальний режим) інверсій. В загальному випадку можлива реалізація МДН-транзисторів двох типів: n— канальних та p— канальних. Більше того, обидва типи МДН-транзисторів можуть бути виготовлені на одній підкладці. В цьому випадку говорять про комплементарні (КМОН-) транзистори. На КМОН- транзисторах досить легко реалізувати цифрові логічні схеми (наприклад — «інвертори»). Вигода від використання КМОН- логічних інверторів очевидна, оскільки вони в статичному режимі не споживають енергії. Дійсно, не залежно від логічного стану на виході інвертора, завжди один із послідовно включених транзисторів є «відкритий», а інший «закритий», тому струм через них не протікає. Проте при перемиканні логічного інвертора із одного стабільного стану в інший (перехідний процес) звичайно струм протікає, і його слід враховувати (особливо при високих тактових частотах логічних схем).

Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виходи, один з яких — керуючий електрод — використовується для різкого переводу тиристора у включений стан.

Тиристор суміщає в собі функції випрямляча, вимикача і підсилювача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

тиристор, як і діод, проводить в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

тиристор переводиться з вимкненого стану у ввімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану у ввімкнений, значно менший (декілька міліампер) при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер. Тому тиристор володіє властивостями підсилювача струму;

середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор при цьому є регулятором потужності.

10)

Тиpістори відносяться до класу чотирьохшарових напівпровідникових приладів, які складаються з чотирьох областей із провідністю р- і n типу які послідовно чергуються.
Діодний тіpіcтoр (діод - тірістор, діністор) має виводи від двох крайніх областей. Часто такі прилади називають також некерованими перемикаючими діодами.
Тріодний тіpіcтop (тріод - тірістор, тріністор) - це напівпровідниковий прилад, що представляє собою чотирьохшарову структуру типу рnрn (чи прпр), що має виводи від двох крайніх областей і від однієї внутрішньої (базової) області. Такі прилади називають також керованими перемикаючими діодами.
Схематичні зображення чотирьохшарових структур показані на рисунку 1. В цих структурах крайні електронно – діркові переходи називаються емітерними, середній перехід — колекторним, внутрішні області структури, що лежать між переходами, називаються базами. Електрод, що забезпечує електричний зв'язок із зовнішньою n - областю, називається катодом, а з зовнішня р - областю — анодом. У тріод-тірісторах із внутрішньою р - областю (р - базою) з'єднаний керуючий електрод.
При виготовленні тиристорів кристал зі структурою рnрn - типа припаюється на кристал тримач і герметизується в металевому корпусі. Конструктивне оформлення тірістора практично не відрізняється від оформлення звичайного площинного діода

Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виходи, один з яких — керуючий електрод — використовується для різкого переводу тиристора у включений стан.

Тиристор суміщає в собі функції випрямляча, вимикача і підсилювача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

тиристор, як і діод, проводить в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

тиристор переводиться з вимкненого стану у ввімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану у ввімкнений, значно менший (декілька міліампер) при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер. Тому тиристор володіє властивостями підсилювача струму;

середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор при цьому є регулятором потужності.

11)

Оптоелектронний елемент, що містить джерело і приймач випромінювання, оптично і конструктивно зв'язані один з одним, називається оптоелектронної парою або Оптрон.

У більшості оптронів в якості джерела випромінювання використовується світлодіод. Зазвичай це світлодіоди на основі GaAs, AlGaAs, GaP або GaAsP. Іноді як випромінювачів використовуються інжекційні лазери на основі AlGaAs або InGaAsP. Назва оптрона відповідає типу використовуваного фотодетектора (резисторний, діодний, транзисторний, тиристорний). У діодних, транзисторних і тиристорних оптронів основним матеріалом для приймача випромінювання служить кремній (Si). У резисторних оптронах широко використовуються приймачі на основі CdS і CdSe, добре узгоджуються по спектру з випромінювачами на основі GaAsP і GaP. Оптичної передавальної середовищем оптрона служить повітря, скло та інші речовини.

Вхідний електричний сигнал I 1 перетвориться джерелом випромінювання 1 в світловий потік P1, який передається по оптичному каналу 2 на фотодетектор 3. Тут відбувається зворотне перетворення світлового потоку в електричний сигнал I 2. Середа оптичного каналу може бути керованою (володіючи, наприклад, електрооптичні властивості). Тому в загальному випадку світловий потік P1 може бути перетворений в світловий потік P2 за допомогою спеціального елемента керування 4.

Елементарний оптрон є чотириполюсником, тому його властивості визначаються трьома основними характеристиками - вхідний, передавальної і вихідний. Вхідний є вольт-амперна характеристика випромінювача, а вихідний - вольт-амперна характеристика фотоприймача при заданому струмі на вході оптрона. Передатною характеристикою називається залежність струму на виході оптрона від струму на його вході I 2 (I 1). Швидкодія оптрона визначається часом перемикання, а також граничною частотою, яка для різних оптронів варіюється від одиниць кілогерц до десятків мегагерц. Опір ізоляції між входом і виходом оптрона досягає 1012 Ом. На змінному струмі певну роль відіграє прохідна ємність оптрона, типове значення якої дорівнює 1 пФ.

Оптопари (оптрони) - електронний прилад, що складається з випромінювача світла (зазвичай - світлодіод, в ранніх виробах - мініатюрна лампа розжарювання) і фотоприймача (біполярних і польових фототранзисторів, фотодіодів, фототірісторов, фоторезисторів), пов'язаних оптичним каналом і як правило об'єднаних в загальному корпусі. Принцип роботи оптрона полягає в перетворенні електричного сигналу в світ, його передачі по оптичному каналу і наступному перетворенні назад в електричний сигнал.

класифікація

 

За ступенем інтеграції

оптопари (або елементарні оптрони) - складаються із двох і більше елементів (в т. ч. зібрані в одному корпусі)

оптоелектронні інтегральні схеми, які містять одну або кілька оптопар (з додатковими компонентами, наприклад, підсилювачами, або без них).

За типом оптичного каналу

з відкритим оптичним каналом

із закритим оптичним каналом

За типом фотоприймача

з фоторезисторів (резисторні оптопари)

з фотодіодом

з біполярним (звичайним або складовим) фототранзистором

з фотогальванічних генератором (сонячної батарейкою); такі оптрони зазвичай забезпечуються звичайним польовим транзистором, затвором якого управляє фотогальванічні генератор.

з фототірістором або фотосімістором.

12)

Функціональна (мікро) електроніка - один з сучасних напрямів мікроелектроніки, засноване на використанні фізичних принципів інтеграції та динамічних неоднорідностей, що забезпечують несхемотехніческіе принципи роботи пристроїв. Функціональна інтеграція забезпечує роботу приладу, як єдиного цілого. Поділ його на елементи приводить до порушення функціонування [1].

У функціональній мікроелектроніці використовується взаємодія потоків електронів зі звуковими хвилями в твердому тілі, оптичні явища в твердому тілі, властивості напівпровідників, магнетиків і надпровідників в магнітних полях і др

напрямки

Залежно від типу використовуваної динамічної неоднорідності, континуальної середовища, тієї чи іншої комбінації фізичних полів або явищ розрізняють такі напрямки функціональної електроніки як:

Функціональна акустоелектроніка,

Функціональна магнітоелектроніки,

Функціональна оптоелектроніка,

Функціональна діелектрична електроніка,

молекулярна електроніка

і т.д.

Існують також змішані напрямки (акустооптика, магнітооптоакустіка та інші).

13)

МІНІАТЮРИЗАЦІЯ

Напрям в конструюванні приладів, механізмів, машин та ін пристроїв (головним чином в радіоелектроніці, радіотехніці і приладобудуванні) зі значно меншими розмірами і масою (в порівнянні з існуючими зразками). Необхідність М. в електроніці обумовлена ​​безперервним ускладненням РЕА і збільшенням числа містяться в ній елементів у зв'язку з постійним розширенням функцій і сфери використання електронних устр-в в автоматиці, обчислить. техніці, радіотехніці, медицині та ін.

Спочатку (у 40 - 50-х рр..) Уявлення про М. пов'язувалося головним чином з простим зменшенням розмірів і маси вузлів і елементів устр-в і компактнішим їх розміщенням на шасі (монтажній платі), підвищенням щільності компонування РЕА за рахунок більш раціонального використання конструктивних обсягів. Роботи в цьому напрямку привели до створення, наприклад, малогабаритних («пальчикових») приймально-підсилить. ламп бесцокольние конструкції, а також мініатюрних резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності, з'єднувачів та ін електро-та радіокомпонентів.

З появою нП приладів, які дозволили істотно зменшити масу і розміри РЕА, почалися пошуки нових конструктивно-технологич. рішень, які завершилися розробкою друкованого монтажу та мікромодулів. У нач. 60-х рр.. виник новий напрям в електроніці - мікроелектроніка, в рамках якої проблема М. вирішується шляхом створення конструктивно, технологічно і електрично пов'язаних структур - інтегральних схем.

В ІС об'єднано велике число мікромініатюрних (з субмікронними розмірами) елементів і їх елект. з'єднань, які виробляються за принципово новою технологією, зокрема пленарного технології, що одержала широке поширення. З появою мікроелектроніки змінилося саме поняття «електронний пристрій» (щось зібране, змонтоване з отд. Елементів), т. к. будучи виготовлено у вигляді ІВ, воно являє собою неподільне ціле й саме є елементом в більш складних системах. Досягнення мікроелектроніки дозволили в 70-х рр.. перейти від використання отд. ІС до створення РЕА на основі великих і надвеликих ІС, в т. ч. однокристальних мікро-ЕОМ і мікропроцесорів, і істотно (на неск. Порядків) підвищити їх надійність і осн. техн. характеристики, знизити вартість.

14)

Інтегра́льна мікросхе́ма (рос. интегральная микросхема, англ. integrated circuit, IC; нім. integral Mikroschema n) — мініатюрний мікроелектронний виріб, елементи якого нерозривно пов'язані конструктивно, технологічно та електрично. Виконує визначені функції перетворення і має високу щільність упаковки електрично з'єднаних між собою елементів і компонентів, які є одним цілим з точки зору вимог до випробувань та експлуатації.

За способом об'єднання розрізняють:

напівпровідникові,

монолітні (осн. тип),

плівкові,

гібридні.

За видом оброблюваної інформації — на

цифрові та

аналогові.

За складністю і якістю оцінки І.м. поділяються на:

малі І.м. (МІС),

середні І.м. (СІС),

великі І.м. (ВІС),

надвеликі І.м. (НВІС).

Надвелика інтегральна схема

(НВІС) — інтегральна мікросхема зі ступенем інтеграції понад 1000 елементів в кристалі.

Використовується в різних аналогових та цифрових елементах автоматики, вимірювальної та обчислювальної техніки.

 

15)

Аналоговий сигнал (АС)

Більшість сигналів мають аналогову природу, тобто змінюються неперервно в часі і можуть набувати будь-який значень на певному інтервалі. Аналогові сигнали описуються деякою математичною функцією часу.

Цифровий сигнал

Для того щоб представити аналоговий сигнал послідовністю чисел скінченної розрядності, його потрібно спочатку перетворити в дискретний сигнал, а потім квантувати. В результаті сигнал буде представлений таки чином, що на кожному заданому часовому проміжку відоме приблизне (квантоване) значення сигналу, яке можна записати цілим числом. Якщо записати ці цілі числа двійковій системі, получится послідовність нулів і одиниць, яка і буде цифровим сигналом.

Цифрови́й сигна́л — дискретний сигнал з певним значенням інформативного параметра, яке визначається у цифровій формі. Цифрові сигнали є цифровим зображенням дискретного сигналу, який часто видобувається шляхомквантування аналогового сигналу. В комп'ютерах та інших цифрових системах, цифровий сигнал є хвилею, що переключається між двома рівнями напруги (0 та 1). У більшості комп'ютерних програм цифровий сигнал зображається у вигляді двійкових чисел і тому точність квантизації вимірюється у бітах. Так, наприклад, 4-бітова система забезпечить підтримку 2⁴ = 16 дискретних значень, 7-бітова — 2⁷ = 128, 16-бітова — 2¹⁶ = 65536 дискретних значень і т. д. Цифрові технології отримали широке розповсюдження у 1990-ті роки і включають у себе різноманітні медіа пристрої. Сучасні телекомунікації та побутова електроніка працює майже виключно на цифрових технологіях.

Ана́логовий сигна́л — сигнал (напруга, струм тощо), неперервний на всьому проміжку часу. Аналоговий сигнал є або вираженим синусоїдальним коливанням, або, у загальному випадку, розкладеним у ряд (Фур'є) накладанням синусоїдальних коливань певної амплітуди ічастоти. Протилежністю аналоговим сигналам є дискретний сигнал, який має обмежені часові рамки (дискрета, імпульс). Аналоговий сигнал є традиційним для використання у радіо-телекомунікаційних системах системах автоматичного керування тощо. При передачі інформації аналоговим сигналом, його видозміна можлива шляхом зміни частоти чи амплітуди коливань. Перевагою аналового сигналу над дискретним є відсутність невизначеності між відліками, яку має дискретний сигнал.

17)

Підсилювачі — це пристрої для підвищення потужності вхід­ного електричного сигналу за рахунок значно більшої потужнос­ті джерела живлення. Підсилювачі містять активні (тран­зистори) і пасивні (резистори, конденсатори, індуктивності) елементи, а також: джерело постійної напруги (живлення). За ха­рактером вхідного сигналу підсилювачі діляться на & підсилюва­чі постійного та змінного струму, які, в свою чергу, поділяються на підсилювачі низької частоти (ПНЧ) (діапазон підсилення від 10 до 20 кГц), підсилювачівисокої частоти (ПВЧ) (діапа­зон підсилення від 20 кГц до 100 МГц) широкосмугові (відео-підсисювачі).Структурна схема підсилювача містить регулювальний елемент (транзистор) і навантаження підсилювачів характеризується такими показниками:

- коефіцієнтом підсилення за напругою Ки = Uвих /Uвх, де Uвх, Uвих — вхідна і вихідна напруги підсилювача;

- коефіцієнтом підсилення за струмом Kі - Івих /І вх, де Івх, Івих -вхідний і вихідний струми підсилювача;

- коефіцієнтом підсилення за потужністю Кр = Ки Kі;

- частотною характеристикою K=F(f) — залежністю модуля коефіцієнта підсилення відчастоти при сталій величині вхідного сигналу;

- фазовою характеристикою j = F(f) — залежністю кута зсуву
фаз між: вхідною та вихідною напругами;

- амплітудною (передатною) характеристикою Uвих - f(Uвx) — залежністю вихідної напруги від вхідної при сталій частоті;

- коефіцієнтом корисної дії (ККД) h— відношенням вихідної потуж­ності підсилювача до потужності, спожитої від джерела живлення.

Характер навантаження істотно впливає на частотну характерис­тику. Тому, залежно від призначення підсилювача (широко­смуговий чи резонансний), визначається й тип навантаження.

Підсилювачі електричних сигналів поділяються на підсилювачі напруги та потужності, їх застосовують в перетворювачах електричних сигналів, генераторах, прийомо-передавальнихприст­роях тощо.

Однокаскадні підсилювачі.

Як активний елемент підсилювача можуть бути використані біпо­лярний або польовий транзистори. Розглянемо роботуоднокаскадно-го підсилювача на базі біполярного транзистора. Воднокаскадному підсилювачі із спільним емітером вхі­дний сигнал подається в коло бази, а вихідний сигнал отримуємо міжемітером і колектором транзистора. Оскільки вхідний струм і вхідна напруга в такій схемі відповідають відповідно струму бази й напрузі база-емітер, які незначні за величиною, а вихідний струм відповідає струму колектора й завдяки властивостям біполярного транзистора є значним, отримуємо в такій схемі значне підсилення за струмом та напругою сигналу. Тобто зміна вхідного струму призводить до зміни вихідного струму.

Конденсатори С₁,С₂ використовують у випадку підсилення змінного вхідного сигналу для перешкоди протіканню постійного струму від джерела живлення, їх опір повинен бути незнач­ним в частотному діапазоні вхідного сигналу, тому що це впливає на частотну характеристику підсилювача.

На даний час ширше використовуються підсилювачі, виконані на польових транзисторах.Однокаскадний підсилювач за схемою із спільним витоком з одним джерелом живлення.

Режим роботи польового транзистора в режимі спокою забезпечу­ється постійним струмом стоку та відповідною йому напругоюстік-витік. Задання цього режиму здійснюється напругою змі­щення на затворі польового транзистора. Ця напруга виникає на резисторі R_В при проходженні струму І_Во =І_Со і прикладається до затвора завдяки гальванічному зв'язку через резистор R₃. Резистор R₃ > окрім забезпечення напруги зміщення затвора, використовується також для температурної стабілізації режиму роботи підсилювача за постійним струмом.