Тема 2.5. Электронные генераторы и приборы отображения информации

1) Электронный осциллограф, его устройство, назначение. Современные приборы отображения информации

Электронный осциллограф – это электронный прибор, предназначенный для визуального наблюдения и измерения параметров электрических сигналов.

Устройство осциллографа:

• Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ): Основной элемент осциллографа, на экране которой отображается форма наблюдаемого сигнала.

• Усилители вертикального и горизонтального отклонения: Усиливают входной сигнал по вертикали и горизонтали, соответственно.

• Генератор развертки: Формирует временную развертку сигнала на экране ЭЛТ.

• Синхронизатор: Обеспечивает синхронизацию развертки с наблюдаемым сигналом.

• Калибратор: Служит для калибровки шкал осциллографа.

• Панель управления: Содержит элементы управления осциллографом, такие как кнопки, ручки и переключатели.

Назначение осциллографа:

• Наблюдение формы электрических сигналов: Осциллограф позволяет визуально наблюдать форму различных электрических сигналов, таких как синусоидальные, прямоугольные, импульсные и т.д.

• Измерение параметров электрических сигналов: Осциллограф позволяет измерять такие параметры электрических сигналов, как амплитуда, период, частота, длительность фронта и среза импульса, коэффициент скважности и т.д.

• Исследование работы электронных устройств: Осциллограф используется для исследования работы различных электронных устройств, таких как усилители, генераторы, фильтры и т.д.

Осциллографы широко применяются в различных областях:

• Электроника: Разработка, ремонт и настройка электронных устройств.

• Радиотехника: Наблюдение и измерение параметров радиосигналов.

• Автоматика: Исследование работы систем автоматического управления.

Современные осциллографы являются цифровыми и имеют ряд дополнительных функций, таких как:

• Запись и воспроизведение сигналов: Осциллограф позволяет записывать наблюдаемые сигналы в память и воспроизводить их на экране.

• Анализ сигналов: Осциллограф может выполнять различные виды анализа сигналов, такие как спектральный анализ, фазовый анализ и т.д.

• Интерфейс с компьютером: Осциллограф может подключаться к компьютеру для передачи данных и управления с помощью программного обеспечения.

Тема 2.6. Интегральные схемы микроэлектроники

1) Гибридные, полупроводниковые интегральные микросхемы

Интегральная схема (ИС), также известная как микросхема, представляет собой миниатюрное электронное устройство, содержащее множество взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и т.д.), изготовленных на единой полупроводниковой подложке. ИС являются основой современной электроники и используются в широком спектре устройств, от компьютеров и смартфонов до автомобилей и медицинского оборудования.

Преимущества ИС:

• Миниатюризация: ИС позволяют значительно уменьшить размеры электронных устройств по сравнению с схемами, собранными из дискретных компонентов.

• Повышенная надежность: Благодаря миниатюризации и сокращению количества соединений, ИС менее подвержены отказам, чем схемы из дискретных компонентов.

• Снижение стоимости: Массовое производство ИС приводит к снижению их стоимости по сравнению с дискретными компонентами.

• Повышенная производительность: ИС могут работать на более высоких частотах и обрабатывать данные быстрее, чем схемы из дискретных компонентов.

• Снижение энергопотребления: ИС потребляют меньше энергии, чем схемы из дискретных компонентов.

Гибридная интегральная микросхема (ГИМС) – это электронная микросхема, которая объединяет на одной подложке дискретные электронные компоненты (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы) и интегральные схемы (например, микросхемы БИС).

Компоненты ГИМС соединяются между собой с помощью проволочных перемычек или тонкоплёночных проводников.

Недостатки ГИМС:

• Более крупные размеры: Из-за использования дискретных компонентов, ГИМС обычно имеют более крупные размеры, чем ИМС с сопоставимой функциональностью.

• Более низкие электрические характеристики: Паразитные параметры (индуктивность и емкость) проволочных перемычек и тонкоплёночных проводников могут приводить к снижению электрических характеристик ГИМС по сравнению с ИМС.

• Ограниченная степень интеграции: Сложность соединения дискретных компонентов ограничивает максимальную степень интеграции в ГИМС.

Применение ГИМС:

• Усилители мощности: Благодаря возможности работы с высокими напряжениями и токами, ГИМС широко используются в усилителях мощности аудио- и радиочастотного диапазонов.

• Источники питания: ГИМС используются в источниках питания для стабилизации напряжения и тока, а также для защиты нагрузок от перегрузок и коротких замыканий.

• Преобразователи частоты: ГИМС используются в преобразователях частоты для преобразования сигналов одной частоты в другую.

• Микросбоки: ГИМС используются в микросборках для выполнения специализированных функций, которые сложно или невозможно реализовать с помощью дискретных компонентов или ИМС.

Основные отличия между полупроводниковыми интегральными микросхемами (ИМС) и гибридными интегральными микросхемами (ГИМС):

• ИМС: Все компоненты (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы) интегрированы в единую структуру из полупроводникового материала (обычно кремния) методами фотолитографии и диффузии.

• ГИМС: Сочетают в себе на одной подложке дискретные компоненты (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы) и интегральные схемы (например, микросхемы БИС). Компоненты соединяются между собой с помощью проволочных перемычек или тонкоплёночных проводников.