Термины: AC, DC
АС, DC – это устоявшиеся термины, буквально означающие: переменный ток, постоянный ток (англ.: alternating current, direct current). Термин применяют как для обозначения характера тока, так и для обозначения режима работы устройства, соответственно, поддерживающего режим работы по переменному и постоянному току.
Иногда с аббревиатурой DC связывают постоянную составляющую сигнала, а с AC – переменную.
Обозначения DC+AC, AC+DC или AC/DC в технической литературе – это совсем не название известной рок-группы :), а обозначение, буквально означающее: постоянный и переменный ток.
Заметим, что термин переменный ток традиционно относят не к величине тока, а к направлению тока. Например, пульсирующий ток одного направления обычно называют постоянным током (DC), а не переменным (АС), поскольку этот ток не меняет направления. Хотя, если в этом примере рассматривать по отдельности составляющие тока, то, безусловно, он состоит из постоянной (DC) и переменной (AC) составляющих.
По аналогии эти термины применяют и к напряжению переменного тока и напряжению постоянного тока, поскольку, как известно из ТОЭ, напряжения без тока не существует.
В условных графических обозначениях символами постоянного и переменного тока являются значки – , ~ , которые означают то же cамое, что и DC, AC.
Если оцифрованную DC-составляющую сигнала вычисляют простым усреднением за выбранный промежуток времени, то AC — составляющую вычисляют как среднеквадратическое значение сигнала (RMS) за вычетом DC-составляющей за выбранный промежуток времени.
| Перейти к другим терминам | Cтатья создана: | 13.01.2015 |
| О разделе «Терминология» | Последняя редакция: | 23.07.2019 |
Применение терминов
Эти общеизвестные термины широко применяются в эксплуатационной документации при описании технических характеристик систем сбора данных, например, следующих семейств, производимых OOO “Л Кард”:
Электроника
Электро́ника (от греч. Ηλεκτρόνιο — электрон) — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации. [1]
История
Возникновению электроники предшествовало изобретение радио. Поскольку радиопередатчики сразу же нашли применение (в первую очередь на кораблях и в военном деле), для них потребовалась элементная база, созданием и изучением которой и занялась электроника. Элементная база первого поколения была основана на электронных лампах. Соответственно получила развитие вакуумная электроника. Её развитию способствовало также изобретение телевидения и радаров, которые нашли широкое применение во время Второй мировой войны.
Но электронные лампы обладали существенными недостатками. Это прежде всего большие размеры и высокая потребляемая мощность (что было критичным для переносных устройств). Поэтому начала развиваться твердотельная электроника, а в качестве элементной базы стали применять диоды и транзисторы.
Дальнейшее развитие электроники связано с появлением компьютеров. Компьютеры, основанные на транзисторах, отличались большими размерами и потребляемой мощностью, а также низкой надежностью (из-за большого количества деталей). Для решения этих проблем начали применяться микросборки, а затем и микросхемы. Число элементов микросхем постепенно увеличивалось, стали появляться микропроцессоры. В настоящее время развитию электроники способствует также появление сотовой связи, а также различных беспроводных устройств, навигаторов, коммуникаторов, планшетов и т. п.
Основными вехами в развитии электроники можно считать:
- изобретения А. С. Поповымрадио (7 мая1895 года), и начало использования радиоприёмников,
- изобретение Ли де Форестомламповоготриода, первого усилительного элемента,
- использование Лосевым полупроводникового элемента для усиления и генерации электрических сигналов,
- развитие твёрдотельной электроники,
- использование проводниковых и полупроводниковых элементов (работы Иоффе, Шотки),
- изобретение в 1947 году транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн),
- создание интегральной микросхемы и последующее развитие микроэлектроники, основной области современной электроники.
Области электроники
Можно различать следующие области электроники:
- физика (микромира, полупроводников, электромагнтитых волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
- бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны.(Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита. и др.).
- Энергетика выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электро приборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления,Линия Электропередачи.
- Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
- оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
- звуко-видео-техника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
- цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцесорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транстпорта, и другие бытовые и промышленные устройства.
Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическую цепь.
Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.
Твердотельная электроника
История твердотельной электроники
Термин Твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твердом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX столетия этот термин потерял свое значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.
Миниатюризация устройств
С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.
Технология получения элементов
Активные и пассивные элементы в твердотельной электронике создаются на однородном сверхчистом кристалле полупроводника, чаще всего кремния, методом инжекции или напыления новых слоев в определенных координатах тела кристалла атомов иных химических элементов, молекул более сложных, в том числе и органических веществ. Инжекция меняет свойства полупроводника в месте инжекции (легирования) меняя его проводимость на обратную, создавая таким образом диод или транзистор или пассивный элемент: резистор, проводник, конденсатор или катушку индуктивности, изолятор, теплоотводящий элемент и другие структуры. В последние годы широко распространилась технология производства источников света на кристалле. Огромное количество открытий и разработанных технологий использования твердотельных технологий еще лежат в сейфах патентообладателей и ждут. Технология получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров стали называть нанотехнология, а раздел электроники — микроэлектроника.
В семидесятые годы, XX столетия в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI столетии производство и эволюция аналоговой электроники практически была остановлена. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от нее, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах. Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.
В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника еще способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией. Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/»дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.
Основные твердотельные активные приборы, используемые в электронных устройствах:
- Диод проводник с односторонней проводимостью от анода к катоду используется для выпрямления переменного тока;
- Диод прибор с относительно стабильным пороговыми напряжениями анод-катод — стабилизатор напряжения, ограничитель напряжения;
- Диод прибор с нелинейной зависимостью ток-напряжение как усилитель или генератор СВЧ электрических сигналов: туннельный диод, лавинно-пролетный диод, диод Ганна, диод Шотки;
- Биполярные транзисторы — транзисторы с двумя физическими p-n-переходами, ток Коллектор-Эмиттер которого управляется током База-Эмиттер;
- Полевой транзистор — транзистор, ток Исток-Сток которого управляется Напряжением на p-n- или n-p-переходе Затвор-Сток или потенциала на нем в транзисторах без физического перехода — с затвором, гальванически изолированным от канала Сток-Исток;
- Диоды с управляемой проводимостью динисторы и тиристоры, используемые как переключатели, светодиоды и фотодиоды используемые как преобразователи э/м излучения в электрические сигналы или электрическую энергию или обратно;
- Интегральная микросхема — комбинация активных и пассивных твердотельных
элементов на одном или нескольких кристаллах в одном корпусе, используемые как модуль, электронная схема в аналоговой и цифровой микроэлектронике.
Примеры использования твердотельных приборов в электронике:
- Умножитель напряжения на выпрямительном диоде;
- Умножитель частоты на нелинейном диоде;
- Эмиттерный повторитель (напряжения)на биполярном транзисторе;
- Коллекторный усилитель (мощности) на биполярном транзисторе;
- Эмулятор индуктивности на интегральных микросхемах, конденсаторах и резисторах;
- Преобразователь входного сопротивления на полевом или биполярном транзисторе, на интегральной микросхеме операционного усилителя в аналоговой и цифровой микроэлектронике;
- Генератор электрических сигналов на полевом диоде, диоде Шотки, транзисторе или интегральной микросхеме в генераторах сигналов переменного тока;
- Выпрямитель напряжения на выпрямительном диоде в цепях переменного электрического тока в разнообразных устройствах;
- Источник стабильного напряжения на стабилитроне в стабилизаторах напряжения;
- Источник стабильного напряжения на выпрямительном диоде в схемах смещения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора;
- Светоизлучающий элемент в осветительном приборе на светодиоде;
- Светоизлучающий элемент в оптоэлектронике на светодиоде;
- Светоприемный элемент в оптоэлектронике на фотодиоде;
- Светоприемный элемент в солярных панелях солярных электростанций;
- Усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, на интегральной микросхеме Усилитель мощности в выходных каскадах усилителй мощности сигналов, переменного и постоянного тока;
- Логический элемент на транзисторе, диодах или на интегральной микросхеме цифровой электроники;
- Ячейка памяти на одном или нескольких транзисторах в микросхемах памяти;
- Усилитель высоких частот на диоде;
- Процессор цифровых сигналов на интегральной микросхеме цифрового микропроцессора;
- Процессор аналоговых сигналов на тразисторах, интегральной микросхеме аналогового микропроцессора или на операционных усилителях;
- Периферийные устройства компьютера на интегральных микросхемах или транзисторах;
- Входной каскад операционного или дифференциального усилителя на транзисторе;
- Электронный ключ в схемах коммутации сигналов на полевом транзисторе с изолированным затвором;
- Электронный ключ в схемах с памятью на диоде Шотки;
Надёжность электронных устройств
Надёжность электронных устройств складывается из надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства складывается из надёжности элементов, надёжности соединений, надёжности схемы и др. Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с разным наклоном. На первом участке число отказов уменьшается, на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка, на третьем участке число отказов постоянно растёт до полной непригодности эксплуатации устройства.
См. также
- Автоэлектроника
- Микроэлектроника
- Министерство электронной промышленности СССР
- Оптоэлектроника
- Радиотехника
- Фотоника
- Радиодетали
Примечания
- ↑Электроника — статья из Большой советской энциклопедии
Литература
Портал «Электроника» Электроника в Викисловаре ? Электроника в Викиверситете ? Электроника на Викискладе ? - Малютин А. Е., Филиппов И. В.История электроники М.: Электронный учебник — РГРТА, 2006.
- Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1982
- Гейтс Э. Д. Введение в электронику — 1998
- Горбачёв Г. Н. Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника / Под ред. проф. В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
- Грабовски Б. Краткий справочник по электронике — 2004.
- Жеребцов И. П. Основы электроники. — 1989
Для чего нужен компаратор
Компаратор — прибор для сравнения различных величин. В электронике компараторы — это микросхемы, которые используются для сравнительного анализа параметров напряжения двух подключенных к цепи устройств. Сравнение характеристик различных электрических импульсов позволяет правильно осуществлять настройку и разветвление сигналов, обеспечивая корректную работу электрооборудования.
Какие функции выполняет компаратор
Компараторы могут иметь разные конструктивные особенности. Но в основе любой конструкции лежит несколько базовых элементов — это парные аналоговые входы и цифровой выход, а также индикатор для вывода результата сравнения электрических импульсов на экран. Аналоговые входы включают прямой и инверсный, и в зависимости от того, на каком входе напряжение выше, компаратор сравнивает его величину.
Виды компараторов различаются по принципу работы и конструкции:
- аналоговые и цифровые — вторые в современной электронике используются чаще из-за своей функциональности и удобства;
- компараторы могут быть одно- и разнополярными, одно- и многоразрядными в зависимости от того, какие сигналы они сравнивают;
- модели со стробированием позволяют замерять напряжение на входе в определенным момент, пока его значение не искажают помехи, и сравнивать параметры точнее.
Также виды компараторов различаются техническими характеристиками:
- чувствительностью;
- скоростью действия;
- максимально допустимыми значениями входного и выходного электроимпульса;
- величиной разности напряжения, которую измеряет прибор;
- рабочим напряжением питания;
- максимальными рабочими температуры;
- типами входов и выходов.
Применение компараторов
Это простые, функциональные и практичные приборы. Назначение компаратора очень широко:
- используются в устройствах, где аналоговые сигналы преобразуются в цифровые;
- в микросхемах, обеспечивающих контроль прохождения входного сигнала к участку назначения;
- в оборудовании, используемом для сравнения различных характеристик, — весах, часах, различных детекторах, индикаторах и датчиках — уровня шума, света и прочих;
- для замеров состояний системы в промышленном и другом оборудовании — например, уровня рабочих жидкостей;
- в блоках питания, зарядных устройствах, фототехнике.
В нашем каталоге микросхем представлены компараторы с разными характеристиками и функциональностью, среди которых легко выбрать нужную модель для любой электросистемы. Для заказа приборов и консультаций по выбору обращайтесь по бесплатному номеру, указанному вверху страницы или заказывайте обратный звонок.
Факультет электроники
Факультет электроники – один из ведущих научно-образовательных центров Европы в области наукоемких технологий современной электроники.
Навигация по разделу
- Общая информация
- История факультета
- Бакалавриат
- Магистратура
- Аспирантура
- Кафедра МВЭ
- Кафедра МНЭ
- Кафедра ФЭТ
- Кафедра ФОТ
- Кафедра ЭП
- Кафедра ЭПУ
- Базовая кафедра ОЭ
- Базовая кафедра ФТТЭ
- НИЛ магноники и радиофотоники
- Работодатели
- Оборудование
- Руководитель
- Коллектив
- Сотрудничество
- Публикации коллектива
- Контакты
Обращение декана
Спасибо за проявленный интерес к факультету электроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета. Надеюсь, что ваше любопытство обусловлено желанием узнать, что находится внутри мобильного телефона или компьютера, как это все изготовили, есть ли предел наращивания их возможностей и какие физические принципы следует использовать, чтобы расширить возможности подобных электронных устройств?
Ответы на эти и другие вопросы знают выпускники факультета электроники, среди которых лауреат Нобелевской премии, много ученых, инженеров, успешных бизнесменов, поэтов и музыкантов. Столь широкий спектр профессий обусловлен тем, что образование базируется на глубокой естественнонаучной подготовке, направленной на развитие творческих способностей учащихся. Чтобы быть успешным, учиться придется всю жизнь. Высшее образование на факультете электроники – Ваше успешное начало.
Мы ждем заинтересованных и увлеченных!
C уважением, декан факультета электроники Бессонов Виктор Борисович
C уважением, декан факультета электроники Бессонов Виктор Борисович
Направления подготовки на факультете
Электроника и наноэлектроника
Нанотехнологии и микросистемная техника
Новости ФЭЛ
В ЛЭТИ разработали прибор, позволяющий нормализовать работу диафрагмы после заболеваний легких
При помощи электрических импульсов устройство стимулирует работу диафрагмы и восстанавливает функционирование легких пациентов, перенесших тяжелые заболевания.
В ЛЭТИ открылся Центр сканирующей микроскопии наноматериалов для новых типов электроники
В СПбГЭТУ «ЛЭТИ» открылась молодежная лаборатория, в которой будут проводиться исследования полупроводниковых наноматериалов для электронных устройств будущего с помощью методов высокоточной атомно-силовой микроскопии.
Ученые ЛЭТИ с помощью лазера провели реставрацию уникальных гипсовых барельефов конца XVIII века в Петербурге
Восстановленные объекты располагались на фасадной части внутреннего двора исторического здания академии художеств имени Ильи Репина в Петербурге.
Виктор Бессонов: «ЛЭТИ дает образование в области рентгеновской техники, подобного которому нет не только в Петербурге, но и в России»
Доцент кафедры электронных приборов и устройств СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Борисович Бессонов рассказал, почему работодатели выбирают выпускников Первого электротехнического, как складывается их дальнейшая карьера и на какую зарплату может рассчитывать молодой инженер-электронщик.