Электронные приборы позволяют контролировать прохождение тока по цепи. Электронные устройства — резисторы, конденсаторы, транзисторы — так малы, что тысячи их могут уместиться в схеме размером с ноготь. Описанные ниже схемы применяются в разных машинах — телевизорах (см. статью «Телевидение и видео«), роботах, компьютерах. Детали схемы могут быть соединены по-разному. Связывают их металлические дорожки на нижней стороне платы.
Электронные схемы
Электронная схема — это разновидность электрической цепи. Прохождением тока в ней управляют электронные устройства. В состав простейшей электронной схемы входит резистор, ослабляющий ток. Электронные схемы могут монтироваться на особых пластинах, называемых печатными платами. Интегральные схемы представляют собой маленькие схемы, созданные в крошечной пластине кремния. Здесь вы видите электронную схему, изображенную с помощью специальных символов.
Сопротивление
Сопротивление — это способность вещества противостоять прохождению электрического тока (см. статью «Электричество«). Все части электрической цепи обладают сопротивлением, и оно ослабляет идущий по цепи ток. Нить накала лампы – это тонкая проволочная спираль. Из-за своего сопротивления току она раскаляется и светиться. При прохождении тока часть его энергии из-за сопротивления превращается в свет или тепло. Единица сопротивления названа омом в честь Георга Ома, ученого XIX века. Греческая буква омега – символ единицы сопротивления.
Электронные устройства
Разные электронные устройства имеют различные функции, например, накапливать заряд, включать и выключать ток. Так, резистор уменьшает силу тока в цепи. Резисторы ослабляют ток. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, текущий по цепи. Цветные полоски на резисторе указывают его сопротивление. Переменный резистор или реостат, может изменять своё сопротивление. Контроль уровня громкости в радиоприемнике обеспечивается переменным резистором, пропускающим больше или меньше тока. Термистор – это теплочувствительный резистор. При нагревании его сопротивление падает. Диоды пропускают ток только в одном направлении. Светоизлучающий диод (СИД) светиться при прохождении тока. В панель дистанционного управления телевизора вмонтирован СИД.
Транзисторы — это электронные переключатели. Транзистор имеет три вывода — базу, коллектор и эмиттер. Слабый ток, проходящий через базу, управляет величиной сильного тока, текущего между коллектором и эмиттером. Транзисторы в радиоприемнике служат для усиления принятых антенной сигналов. Транзисторы могут входить в состав интеграл интегральных схем.
Цифровая электроника
В цифровой электронике используются не непрерывный ток, а импульсы, т.е. для тока возможны только два состояния – сильный ток или слабый. Цифровые схемы используются в электронных устройствах – калькуляторах, часах. Импульсы тока в цифровой схеме могут служить для двоичной записи информации. Двоичный код – это способ записи информации при помощи нулей и единиц. Двоичным кодом можно записывать слова, звуки, изображения. В электронных часах используются цифровые электронные схемы. В цифровых электронных устройствах сильный ток означает единицу, а слабый – нуль.
Электронные устройства меняют направление тока в цифровых схемах. А состоящие из них логические элементы способны производить вычисления. В карманном калькуляторе есть сложные цифровые схемы. Они могут запоминать числа и производить вычисления. Нажимая на кнопки, мы посылаем в схему электронные сигналы.
Логические элементы
Логический элемент сделан на основе транзисторов и предназначен для выполнения вычислений в цифровых схемах. Эти элементы изменяют или перенаправляют поступающие в них импульсы тока. Почти у всех логических элементов есть два входа, куда поступают сигналы, и один выход, откуда сигнал выходит. Интегральная схема состоит из миллионов крошечных логических элементов. В схемной плате множество таких интегральных схем. В компьютерах главная плата называется материнской. Она представляет собой большую печатную плату, на которой укреплены схемы. Все компоненты платы регулируют количество тока, проходящего по интегральной схеме.
Триггеры — устройства, способные производить сложные вычисления и запоминать информацию, — состоят из комбинаций разных логических элементов. В JK-триггере два логических элемента, влияющие друг на друга. Такой триггер может запоминать информацию.
Интегральные схемы
Интегральная схема, или микросхема, — это сложная электронная схема. Она состоит из тысяч крохотных устройств, расположенных на маленькой кремниевой пластинке. На рисунке изображен центральный процессор — главная интегральная система компьютера. Чтобы получить полупроводник, в кремний добавляют вещества, чья способность проводить ток меняется в зависимости от условий, например от температуры. Транзисторы состоят из нескольких слоев полупроводников и алюминия. Кремневую пластину покрывают сложным «узором», состоящим из слоев различных полупроводников. В ходе этого процесса и возникают все компоненты интегральной схемы. Основа схемы – очень тонкая кремневая пластина. На одной пластине изготавливается множество интегральных схем. Затем пластину разрезают на отдельные схемы.