Gates je izdao uvod u elektroniku. Earl D. Gates "Uvod u elektroniku" Serija praktičnih pristupa: "Udžbenici i nastavni materijali". Opće mjere opreza

Ovaj je članak uvod u seriju vodiča za elektroniku za početnike. Serija je komponirana na pomalo neobičan način. Postupno ćete uroniti u svijet elektronike, korak po korak do temeljnih principa i koncepata. Vaš put će započeti ne definicijom onoga što je aktualno, već odmah s vrha svijeta elektronike – digitalnih uređaja. Bit će zanimljivo!

Binarna aritmetika
O tome što je guja
Što rade multipleksori i razdjelnici
Dekoderi i koderi u digitalnim sklopovima
Što rade registri unutar i izvan procesora?
da prebrojimo? Digitalni brojači
Okidač ili digitalna poluga
Logika, samo binarna logika
Signali u elektronici
Kako radi analogna elektronika
Pogled na okidač očima analogne elektronike
Diode i tranzistori
Induktori i transformatori
Kondenzatori
Otpornici

Uvod

Danas električnih uređaja pomoći u kontroli nuklearnih elektrana, aviona, brodova, kuhati hranu, lansirati satelite i istraživati daleke svjetove. Stoga bi gotovo svi trebali znati što je elektronika u današnje vrijeme. Štoviše, električna energija se proučava u školama i sveučilištima.

Sa stajališta običnog čovjeka, elektronika je industrija koja isporučuje korisne uređaje za dom i posao, a sa stajališta radioamatera, to je cijela znanost koja spaja uspjehe matematike, fizike, kemije i industrijska tehnologija. Ako vas zanima elektronika, onda ste došli na pravo mjesto.

Na prvu vam se elektronika može učiniti strmom, nepristupačnom planinom koja očarava svojim nevjerojatno lijepim snježnim vrhovima. Možda sada mislite da samo nekolicina odabranih može svladati studij elektronike. ja mislim drugačije. Ako je netko mogao svladati, onda možete i vi. Vi samo trebate shvatiti kako svijet elektronike funkcionira, shvatiti općenite ideje, a zatim postupno produbljivati svoje znanje.

Ako prije stotinjak godina nije postojala elektronika i informacije su se uglavnom odnosile na električnu energiju i električne strojeve, danas elektronika predstavlja ogroman svijet s mnogo smjerova. Stoga možete pomalo tužno, ali istinito primijetiti da je nemoguće sve proučiti i uhvatiti se za sve redom bila bi loša odluka.

Na početku radioamaterskog puta posebno je teško. Sada ima puno informacija o elektronici i pogledi jure gdje početi i gdje joj pristupiti. I sam sam bio na tvom mjestu, i da budem iskren, nekad mi je glava proključala. Zato sam odlučio napisati vodič za elektroniku za početnike radio-amatere. Uz njegovu pomoć želim vam pomoći da zakoračite na radioamaterski put i uđete u svijet elektronike.

Elektronika je zabavna, zanimljiva, lijepa i volio bih da se više ljudi zanima za elektroniku. Razvoj moderno društvo u potpunosti se oslanja na napredak elektronike. Ona je više nego dostojna da postane i hobi i punopravna profesija za cijeli život.

Tradicionalno, proučavanje elektronike počinje odozdo prema gore: prvo se govori što je naboj, zatim što su napon i struja, zatim se opisuju otpornici, kondenzatori i prigušnice, zatim diode, tranzistori, operacijska pojačala, razne vrste mikrosklopova i slično.

U ovoj knjizi sve sam okrenuo naglavačke. I to je učinio namjerno. Razmislite kako rješavate nešto novo za sebe? Na primjer, vidio sam neobičan uređaj, zainteresirao se za njegov dizajn, počeo proučavati kako radi, zatim kako radi, od čega se sastoji i kako su njegovi dijelovi međusobno povezani. Postupno, korak po korak, produbljujete se i vaše znanje postaje dublje. Kao da se s planine spuštate u njezino podnožje, prelazite iz cjeline u detalje. Ovako funkcionira naše razmišljanje. Najprije stvaramo opću sliku svijeta, zatim je rastavljamo na dijelove i proučavamo svaki dio posebno.

Očito je da je lakše spustiti se s planine nego se popeti na vrh. Stoga sam odlučio da umjesto proučavanja otpornika odmah krenemo s digitalnom tehnologijom i mikrokontrolerima. Zatim pogledajmo kako su raspoređeni pojedini blokovi digitalne tehnologije, spustimo se na logičke elemente i binarnu aritmetiku, a zatim postupno prijeđimo na analognu elektroniku i pogledamo kako su isti logički elementi zapravo raspoređeni, ali s gledišta analognog elektronika.

Zatim idemo još jedan korak dalje i vidjeti kako su različite elektroničke komponente raspoređene i na temelju kojih fizičkih principa rade. Usput ćemo analizirati različite fizikalne principe i koncepte. Smatram da to olakšava razumijevanje osnovnih načela i dobivanje dobre osnove za dalje samostalno istraživanje elektronika.

Kako priča bude napredovala, nepotrebni detalji će biti odbačeni kako bi se naglasile najvažnije i temeljne ideje. U početku će vam puno detalja samo ometati shvaćanje najvažnijih ideja. Nadam se da ću odbacivanjem nepotrebnih stvari uspjeti razjasniti, učiniti svoju priču jasnom i zabavnom. Neka mi to oproste iskusni radioamateri, profesionalni inženjeri i akademici "elektronskih" znanosti. Ova knjiga nije za vas. Ali možete mi pomoći da to poboljšam tako što ćete ukazati na pogreške u tekstu.

Da imam takvu knjigu na početku svog puta, bio bih sretan. Neka moj vodič pretvori vašu početnu rutu u elektroniku u putovanje autocestom. Ići!

Ali prije nego što prijeđem na glavnu priču, želim se zahvaliti divovima i njihovim trudovima, na čijim plećima gradim svoju priču: P. Horowitz, W. Hill, S. A. Gavrilov, Yu. Revich, Yu. Sato, V.G. ... Borisov, A. Shishkov, A. Rovdo, Y. Suematsu, A.V. Belov, A.N. Krylov, E.A. Sedov i ostali - ne možete se svih sjetiti. Hvala vam na vašim knjigama. Puno su me naučili.

Nastanak ove knjige započeo je recenzijom, koju sam završio prije nekoliko godina. Zatim sam pogledao dvadesetak specijalnosti u elektroničkoj industriji i pokušao odgovoriti na sljedeća pitanja:

1. Kakva bi trebala biti priprema za studente koji nakon diplome počnu raditi u području elektronike?

2. Jesu li ciljevi i prioriteti aktualnih srednjoškolskih programa elektronike u skladu s promjenama u industriji?

Studija je pokazala da je industriji potreban diplomac elektronike koji može pronaći kvarove, izvršiti mjerenja s raznolikom opremom za ispitivanje, posebno osciloskopom, biti sposoban lemiti, znati gdje pronaći informacije i kretati se u priručniku o elektronici.

Također sam otkrio da industrija više cijeni studente zbog sposobnosti napraviti nego sposobnost znanja.

Ukratko, došao sam do zaključka da manje vremena treba posvetiti teoriji, a više praksi.

Drugo izdanje Uvod u elektroniku nastavlja pružati studentima osnovno znanje elektronike koje je potrebno industriji. Tekst knjige pažljivo je osmišljen kako bi proces učenja bio lakši i učinkovitiji. Tečaj traje godinu dana i fokusira se na usađivanje istraživačkih vještina, a ne na podučavanje vještina. U prvom semestru treba proučavati istosmjerne i izmjenične sklopove, u drugom poluvodičke i linearne sklopove, a u trećem digitalne uređaje.

Ispod su neke od glavnih značajki prezentacije materijala:

Poglavlja u knjizi su vrlo kratka i posvećena uskim temama.

Ciljevi učenja navedeni su na početku svakog poglavlja.

Kako bi se poboljšala percepcija gradiva, u knjizi su naširoko korištene ilustracije.

U svakom poglavlju nalaze se anketna pitanja kojima se učenik može testirati.

Matematika u knjizi se koristi samo za pisanje osnovnih formula.

Česti primjeri pokazuju kako koristiti matematičke formule.

Sažetak nakon svakog poglavlja navodi najvažnija pitanja.

Pitanja za samoprocjenu zaključuju svako poglavlje.

Tijekom izrade knjige učinjeno je sve kako bi se zadovoljile potrebe i učenika i nastavnika.

Struktura knjige je takva da je građa u njoj prikazana logičnim slijedom. Međutim, budući da je svako poglavlje zasebna cjelina, slijed izlaganja gradiva studentima može varirati ovisno o stilu poučavanja.

Doveo sam učitelja matematike da provjeri točnost svih primjera i pitanja za samoprovjeru. Svi primjeri u ovoj knjizi pripremljeni su uz pomoć ovog instruktora. Kroz ovaj pristup stvoreni su primjeri koji pomažu učeniku da poveže matematiku koja se podučava na satovima matematike s matematikom koja se koristi u elektronici.

Budući da su studenti u laboratoriju teoriju koju su naučili u učionici primjenjivali u praksi, razvio sam vodič za laboratorijski rad koji zadovoljava zahtjeve industrije. Ambiciozni projekti jačaju učenje učenika i pomažu im da uvide da teorija postaje praksa.

Ovaj udžbenik i vodič za laboratorije pomoći će studentima da prošire svoje znanje o elektronici. U Vodič za instruktore uključio sam vodič za kurikulum, koji služi kao osnova za programe elektronike. Ovaj nastavni plan i program se u našoj školskoj četvrti koristi nekoliko godina i pokazao se uspješnim. Osim toga, vodič za kurikulum dostavljen je Odjelu za obrazovanje NYS-a i odobren je kao opcija za tehnološke programe.

Želio bih zahvaliti dvjema ljudima čija je pomoć i podrška omogućila reviziju ove knjige: učiteljici matematike Cheryl Scoland i učitelju elektronike Rolfu Tiedemannu iz grčke središnje škole. Također bih želio izraziti zahvalnost predstavnicima industrije koji su me nastavili podržavati kada sam to trebao: Geraldu Bassu, predsjedniku EIC Electronicsa i Thomasu Fegadelu, vlasniku Glenwood Salesa. Zahvaljujem i brojnim učiteljima koji su koristili tekst knjige u svojim satima i skrenuli mi pažnju na netočnosti, naznačujući koja pitanja treba isključiti ili proširiti.

Također bih želio zahvaliti recenzentima na njihovoj značajnoj podršci: Jamesu Rowneru iz strukovne škole Lancaster; Gary A. Smith iz Groton Central School, Ronald J. Fronkowiak iz Orleans / Niagara Education Center, Hoy J. Davis iz Webster County Graduate School, i Joel Schneid iz East Windsor Graduate School.

Na kraju, želio bih se zahvaliti svojoj supruzi Shirley, svojim kćerima Kimberly i Susan te sinu Timothyju koji su me podržali u stvaranju ovog teksta.

Grof. D. Gates

Sigurnosni inženjering

Sljedeće mjere opreza nisu namijenjene zamijeniti upute date u učionici ili navedene u laboratorijskom priručniku. Ako u nekom trenutku imate pitanje što učiniti sljedeće, posavjetujte se sa svojim učiteljem.

OPĆE MJERE OPREZA

Zbog mogućnosti ozljeda, opasnosti od požara i oštećenja opreme i materijala, prilikom izvođenja radova na električnim i elektroničkim krugovima potrebno je pridržavati se sljedećih sigurnosnih mjera:

1. Isključite napajanje prije rada na strujnom krugu ili opremi... Nikada nemojte zanemariti sigurne priključne uređaje. Nikad nemojte pretpostavljati da je strujni krug isključen, provjerite to voltmetrom.

2.Uklonite i zamijenite osigurače tek nakon isključivanja napajanja iz strujnog kruga.

3. Provjerite je li sva oprema ispravno uzemljena.

4.Budite izuzetno oprezni kada uklanjate ili postavljate baterije koje sadrže kiselinu.

5.Koristite hlapljive tekućine za čišćenje samo u dobro prozračenim prostorima.

6.Držite krpe i druge zapaljive materijale u dobro zatvorenim metalnim posudama.

7. U slučaju strujnog udara, odspojite strujni krug i odmah to prijavite učitelju.

MJERE PREDOSTROŽNOSTI VISOKOG NAPONA

Kako stječu iskustvo u radu s električnim krugovima, ljudi, što je svojstveno ljudskoj prirodi, postaju nepromišljeni pri obavljanju rutinskih operacija. Mnogo dijelova električna oprema koristiti napone opasne po život koji mogu biti smrtonosni ako su im izloženi. Uvijek se pridržavajte sljedećih mjera opreza kada radite na strujnim krugovima visokog napona ili blizu njih:

1. Razmislite o posljedicama svakog svog postupka.... Nema apsolutno nikakvog razloga vjerovati da nećete ugroziti svoj život i živote drugih.

3. Nemojte raditi sami... Uvijek radite u prisutnosti drugih koji vam mogu pružiti podršku i prvu pomoć u slučaju nesreće.

4... Nemojte prekidati veze.

5. Nemojte se uzemljiti. Prilikom podešavanja ili korištenja mjernih alata pazite da niste uzemljeni.

6. Nikada ne uključujte opremu u uvjetima visoke vlažnosti.

OSOBNE MJERE OPREZA

Uzmite si vremena i poduzmite mjere opreza pri radu s električnim i elektroničkim krugovima. Nemojte raditi ni na jednom strujnom krugu ili opremi dok se ne poštuju sve sigurnosne mjere.

- Da nije bilo struje,
gledali bismo TV u mraku.
Muamer Gadafi

I stvarno, nemojte smisliti ... ali kada i tko je izumio električnu energiju? Što je ovo uopće? Zašto nam to treba? Mnogo je trenutaka u povijesti s kojima se može povezati nastanak koncepta "električne energije" - od trljanja jantara krznom u staroj Grčkoj do divovske Petrove baterije. Da, i to za nas nije jako važno, ali hajde da pričamo o svemu redom.

Pozdrav draga! Možda je jutro, a možda je dan, možda se već spremate za večeru, ili ste skoro otišli u krevet, ali ste slučajno (ili namjerno) zalutali ovamo i ... hop! stigao na pravi sat iz elektrotehnike. Pa, ili gotovo stvarno. Mogu vam odmah ugoditi - ovdje možete razgovarati, glasno slušati glazbu, jesti pa čak i otići kad god želite, jer je nastava elektronička ili, kako je to moderno reći, online. Bez predavanja, bez testova ili ispita - ovdje ste po volji, što znači da želite učiti. Onda nema zaustavljanja - samo naprijed!

Električna struja, napon, snaga, vati, amper i volt, ohm i herc, tranzistor i otpornik... Koliko nerazumljivih (ili vrlo poznatih) riječi odjednom. Svi ovi pojmovi (kao i mnogi drugi) odnose se na elektrotehniku - znanost koja proučava korištenje, proizvodnju, distribuciju, pretvorbu i električnu energiju. Ne-ne-ne, nema potrebe pamtiti ili zapisivati ovu definiciju! Vratite ručku na mjesto. "I nikad mi nije palo na pamet uzeti ga!" - Ti kažeš. Pa dobro. Dovraga s njim, koga briga! Elektrotehnika je nešto što je vezano uz električnu energiju. Ova će nam definicija, možda, biti bliža, zadržimo se na njoj. Stručnjaci iz područja elektrotehnike mogu razviti elektroničke uređaje u rasponu od radija do složenih robota i inteligentnih upravljačkih sustava za različite jedinice: alatne strojeve, transportere, svemirske brodove i tako dalje. Elektronika je već posvuda.

I sam TV koji je Gaddafi gledao u mraku također radi na struju, što znači da ima električne komponente. Suvremeni svijet vrlo je ovisan o struji, odnosno ovisan o onim ljudima koji znaju kako se njome snalaze. Naravno, svi znaju da je bolje ne gurati prste u utičnicu, još su debeli i neće provući, ne treba se uhvatiti za gole žice, odjednom nešto padne odozgo, ali to je daleko od svih znanja o struji . Želite li naučiti kako izraditi elektroničke uređaje vlastitim rukama: ne prema gotovim uputama, koje se sada prodaju u radijskim trgovinama i koje koštaju ozbiljan novac u odnosu na njihovu stvarnu cijenu, već samostalno, na temelju vašeg znanja i iskustva ? Želite li moći samostalno popraviti bilo koji kompleks elektronički uređaj(kuhalo za vodu, TV, itd.)? Želim? Da, vidim što želiš u tvojim očima! Pokušajmo zajedno.

Ova pitanja nisu posebno obrađena, jer je ovo malo drugačija tema i također je potrebno vrijeme za proučavanje. Ali u tom slučaju uvijek se možete obratiti na udžbenike ili google.com i wikipedia.com, gdje možete pronaći odgovore na svoja pitanja. Također, članci mogu sadržavati pogreške ili netočnosti. Ako ga vidite, pišite autoru i bit će ispravljeni, jer nitko od nas nije savršen i ne može sve znati i zapamtiti.
Svaki se članak sastoji od teoretskog (dosadnog) dijela, u kojem će biti prezentirano gradivo potrebno za razumijevanje određene teme, a posebno bitna mjesta će biti označena na poseban način:

Preporučljivo je zapamtiti ovu informaciju. Pokušat ću dodati malo zanimljivosti u teorijski dio kako čitatelj ne bi barem trenutno zaspao, a nastojat ću da priča bude jasna i jednostavan jezik koristeći veliki i moćni ruski jezik. Nakon teorije slijedi praktični dio (osim prve lekcije) - pitanja ili zadaci na koje se čitatelju nudi da odgovori ili riješi kako bi učvrstio stečeno znanje. I na kraju članka bit će nekoliko teza koje odražavaju opći plan članka - tvrdnje koje je također potrebno zapamtiti.
Eto, to je sve, pustimo prazne riječi i prijeđimo na posao. Ići!