ужен электронный поток одного направления. Сам Эдисон не стал этим заниматься — кто-то утверждает «Проворонил!», но, скорее всего, занятый своими делами изобретатель просто не нашёл времени на новые исследования. Используя «Эффект Эдисона», профессор Флеминг через десять лет поисков, ошибок и находок создал первую электронную лампу — диод с односторонней проводимостью (1, 2). А ещё через несколько лет инженер Ли де Форест поместил в диод управляющую сетку и получил первую усилительную лампу — триод (3). Лампы в итоге пришли к особо популярному трёхсеточному усилителю — к пентоду в стеклянном или металлическом корпусе (4,5), мировой выпуск которого измерялся миллиардами ламп. Примерно в 1960 году электронные лампы начали широко заменять транзисторами, а затем и интегральными схемами. Но практически вся радиоэлектроника, включая цветное телевидение, звукозапись, мощные передатчики, автоматику, космические аппараты, вычислительные машины, была создана и долго развивалась в ламповом варианте.
Т-196. Информатика выбирает электричество. Информационные приборы и системы создаются на разной физической основе, они, например, бывают химические, акустические, механические, пневматические, гидравлические. Примеры акустической информатики — звуковые сигналы в мире животных, ультразвуковая локация у летучих мышей и, конечно, наша, человеческая речевая связь. Механические информационные устройства тоже всем известны, это, например, красный флажок на шахматных часах, падая, он сообщает, что время истекло, партия окончена. Да и сами часы — тоже механическое информационное устройство, они так пересчитывают число колебаний маятника, что стрелки показывают часы, минуты и секунды. Простейший гидравлический информационный прибор можно представить себе в виде прозрачной пластмассовой трубки, которая выходит из нижней части большого металлического бака, поднимается вверх до его кромки и показывает уровень жидкости, имеющейся в баке. Пневматических информационных приборов так много, что их объединяет отдельная область техники — пневмоника, она занимается передачей и переработкой информации, записанной в потоках сжатого воздуха. Ну а химические информационные процессы можно встретить не только в живом организме, но и в химической индустрии.
И всё же подавляющее большинство информационных приборов, аппаратов и систем — электрические. В числе их достоинств высокая скорость электрического сигнала, возможность работать с чрезвычайно слабыми сигналами, их исключительная пластичность, многообразие методов формирования электрического сигнала. Электроника очень часто выигрывает соревнование с неэлектрической информационной техникой и, более того, делает то, что можно сделать только с помощью электричества.
В конце позапрошлого века (незадолго до 1900 года) на помощь человеческому интеллекту пришла техника, которая позже стала частью электроники, — техника электрической связи, новый инструмент общения. Довольно быстро электроника создала и другие системы в помощь нашему интеллекту, в том числе электронные автоматы, избавляющие человека от огромных объёмов рутинной работы контроля и управления. Появилась электронная память, умеющая мгновенно извлекать из огромных своих хранилищ нужные тексты, цифровую информацию, звук, картинку, Были придуманы и построены радиолокатор, электронный микроскоп, детекторы ядерных частиц, ультразвуковой дефектоскоп. Наконец, появились компьютеры, нечто большее, чем вычислительная машина, мощнейший помощник мыслящего человека. И у всех этих приборов, аппаратов и систем, несмотря на их различия, одно и то же главное действующее лицо — электричество, электрические сигналы.
ВК-247.Логический элемент НЕТ устроен не так просто и, если можно так сказать, делает всё наоборот. Это один выключатель, и можно сказать, что если он замкнут, то не пропускает ток в цепь, которой управляет, а если разомкнут, то пропускает. Так, например, если на входе элемента НЕТ действуют импульсы тока, то на его выходе этих импульсов нет. А если на вход элемента НЕТ импульсы тока не поступают, то на его выходе они есть и действуют вполне нормально.
Р-98. ДИОД: ИЗ ВАКУУМА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КРИСТАЛЛ. Вакуумные диоды начали серийно выпускаться лет 70–80 назад, и примерно в то же время или несколько позже стали создаваться самые разные твердотельные диоды, в том числе и полупроводниковые. Основа полупроводникового диода — кусочек кристаллической пластины, чаще всего кремния. В него вводятся две примеси, донор и акцептор, в переводе дарящий (электроны) и забирающий. Эти примеси создают две зоны свободных зарядов (1) — зону n со свободными электронами и зону р со свободными положительными зарядами, как их называют, «дырками». С электронами должно быть всё понятно — в кремний вводится донорная примесь, которая увеличивает число свободных электронов. А вот свободный положительный заряд «дырка» появляется потому, что акцепторная примесь отбирает у некоторых атомов электрон, и такой атом становится «дыркой». Теперь представьте себе, что рядом находятся два атома — нейтральный (полностью укомплектованный) и с недостающим электроном, то есть «дырка». Когда из нейтрального атома в «дырку» переходит электрон, то это равносильно движению положительного заряда в противоположную сторону. Именно так за счёт быстрого перемещения электронов в полупроводнике движутся «дырки», и этим объясняется односторонняя проводимость диодов, Некоторые типы твердотельных диодов уже очень давно широко выпускали и использовали в выпрямителях. А вот твердотельного аналога трёхэлектродной лампы, то есть твердотельного усилителя, пришлось ждать 40 лет/
Т-197. Два вида электрических сигналов — аналоговый и цифровой. Уже самые первые системы электрической связи — телеграф (1836) и телефон (1874) — знакомят нас с главным действующим лицом всей электроники, с электрическим сигналом. Точнее, с двумя его разновидностями — аналоговым сигналом (телефон) и цифровым (телеграф).
Значение слов записано в их звучании, в быстрых и сложных изменениях воздушного давления в потоке выдыхаемого воздуха. Звук попадает в микрофон и там создаёт свою электрическую копию — электрический ток, в котором в точности повторяются все изменения звукового давления. Это и есть аналоговый электрический сигнал (правильнее было бы сказать аналогичный, то есть похожий), который на другом конце телефонной линии вновь будет превращён в звук.
Телеграф кодирует отдельные буквы, цифры и знаки с помощью комбинации электрических импульсов, иногда разных («точка» и «тире», код Морзе), иногда одинаковых (код Бодо, код КОИ-8 и другие). В линию связи уходят буквы в виде комбинаций электрических импульсов, или иначе, как его называют, цифрового сигнала, который будет автоматически расшифрован в буквопечатающем аппарате.
Т-198. Процессы линейные и нелинейные. Чтобы в предыдущих главах не перегружать и без того непростые разделы электротехники, из них было перенесено поближе к концу следующее чрезвычайно важное сообщение: зависимость одной какой-нибудь величины от другой может быть линейной, а может быть и нелинейной. Возьмём, к примеру, хорошо известную из школьной арифметики прямую пропорциональную зависимость величины В от величины А: если величина А возрастёт в миллион раз, то В нисколько не отстанет и также возрастёт в миллион раз. График такой зависимости имеет вид прямой линии, отсюда и само название линейная зависимость. Если же такой прямой пропорциональной зависимости нет, если при разных значениях А величина В растёт или уменьшается по-разному, то график такой зависимости имеет вид кривой или ломаной линии, и зависимость эта называется нелинейная (Р-103).
Нелинейные зависимости, нелинейные элементы, схемы и приборы играют особо важную роль, в том числе и в электронике, только с их помощью можно так изменить сигнал, что в его спектре появятся новые составляющие. Вскоре из наших рассказов вы узнаете об электронных схемах, в которых только благодаря нелинейным процессам решаются непростые задачи — изменение спектра электрического сигнала с последующим использованием новых составляющих. В то же время нередко нелинейные процессы крайне нежелательны и даже называются нелинейные искажения. Например, появление новых составляющих в спектре воспроизводимого звука делает его хрипловатым, загрязняет звук посторонними шумами, говорит о повреждениях или о низком классе электронной аппаратуры.
ВК-248.Сумматор — группа логических элементов. Она в любых сочетаниях складывает 1 и 0, в том числе выполняет непростую операцию 1 + 1 = 10, где нужно получить 0 и перенести 1 в следующий разряд. Такой перенос осуществляет логический элемент И2 — только в случае 1 + 1 он посылает импульс в следующий разряд. Элемент НЕТ, получив входной импульс, не выдаёт импульс на выходе, и из-за этого не срабатывает И1. В случае 1 + 0 и 0 + 1 элемент НЕТ выдаёт выходные импульсы, с помощью которых срабатывает И1.
Р-99. ТРИ ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ. За свою долгую историю диоды приобрели много радио- и электротехнических профессий. Одна из широко известных — выпрямление переменного напряжения, превращение его в постоянное. Такая задача возникала часто, так как в жилые дома и на предприятия с электростанций приходило переменное напряжение, а для многих домашних приборов и аппаратов (например, для телевизоров) требовалось постоянное. Вакуумный диод для выпрямления имел собственное название — кенотрон, что в переводе означало «вакуумный» (от греческого «кено» — «пустой») электронный прибор. Со временем кенотроны были полностью вытеснены твердотельными выпрямительными диодами.
Самая простая схема выпрямителя использует только один полупериод переменного напряжения, она так и называется — однополупериодный выпрямитель (1). Недостатки его легко заметить. Во-первых, мощность постоянного тока получается значительно меньше, чем была бы при использовании двух полупериодов. Во-вторых, сравнительно большой перерыв между соседними импульсами трудно заполнить. В-третьих, фильтру труднее отводить переменные составляющие полученного импульсного тока — нам ведь нужна только его постоянная составляющая. По этим и по другим причинам к однополупериодной схеме прибегают редко и в основном используют двухполупериодный выпрямитель. Например с трансформатором (его обычно называют силовым), у которого фактически две вторичные