1

2

3

4

5

 

Pojęcie elektrotechniki

Elektrotechnika różni się od elektroniki w kilku kluczowych aspektach, jednakże omówienie jej podstawowych właściwości jest naszym obowiązkiem. Inaczej nazywa się inżynierią elektryczną. Jest ona dziedziną zarówno techniki, jak i nauki; wiążą się tutaj ze sobą zagadnienia natury teoretycznej i praktycznej. Omawiane są różnego rodzaju zagadnienia związane z energią elektryczną, tego jak można ją wytworzyć, przetwarzać na inne energie. Również związane z mobilnością: jak energię elektryczną przesyłać i rozdzielać. Na końcu są różne pojęcia odnośnie użytkowania energii oraz jej składowania. Jeszcze w dawniejszych czasach w skład elektrotechniki wchodziły inne dziedziny związane z inżynierią, takie, które wykorzystywały w swoich badaniach elektryczność i elektromagnetyzm. Później wynalezione nowe urządzenia, takie jak lampa elektronowa, zaczęły tworzyć nową dziedzinę zwaną elektroniką. Na czym polega zatem różnica między elektrotechniką a elektroniką? Przede wszystkim elektroniki nie interesują szczegółowe zagadnienia, jakie tyczą się energii elektrycznej. Przedmiotem jej badań jest przetwarzanie energii elektrycznej i przesyłanie jej sygnałów w różnej formie – kiedyś analogowych, obecnie dominuje jednak forma cyfrowa. To na gruncie tej nauki rozwinęła się inżynieria komputerów czy takie popularne dyscypliny, jak informatyka i teleinformatyka. Widzimy zatem, że wiele jej zawdzięczamy.

Elektronika na własny użytek

Zastanowimy się teraz, czym konkretnie jest elektronika, której używamy na co dzień. Fachowo zwie się ona elektroniką użytkową – czyli taką, którą większość z nas ma przyjemność oglądać w swoim domu czy mieszkaniu oraz z niej korzystać. Jakie są urządzenia, które wchodzą w skład tej kategorii? Przykładowo może być to telewizor (każdy ma w domu chociaż jeden, niektórzy – po jednym w każdym pomieszczeniu za wyjątkiem łazienki), odtwarzacz DVD, magnetowid (choć obecnie raczej niezbyt chętnie kupowany), sprzęt stereofoniczny (zmora wszystkich rodziców nastolatków, które kochają ciężkie brzmienia), telefon komórkowy, zasilacz, ładowarka. Spójrz na tą listę i zastanów się – czy jest cokolwiek z tej listy, czego nie posiadasz? Większość osób ma każdą z tych rzeczy (za wyjątkiem studentów – im wystarczy wódka i dobre towarzystwo). Dokładniej i bardziej szczegółowo, zwie się to sprzętem elektronicznym domowego użytku. Chcesz nazwać to jeszcze inaczej? Masz taką możliwość! Część przedmiotów znajdujących się w tej grupie ma jeszcze inną nazwę – sprzęt RTV. Jak to rozumieć? Mianem RTV określamy odbiorniki radiowe i telewizyjne. Sam skrót został utworzony od dwóch nazw Radio i TV. Jeżeli zatem myślałeś, że nie masz bladego pojęcia o elektronice, albo, że w ogóle Cię ona nie dotyczy – jesteś w wielkim błędzie. Elektronika otacza Cię tak naprawdę z każdej strony, ba, nawet siedzi w Twojej kieszeni i umożliwia Ci jakąkolwiek rozrywkę, jeżeli nie chce Ci się wychodzić poza próg własnego domu.

Informacje o kamkorderze

Słowo kamkorder nie jest ogólnie znane. Większość osób nie wie, o co chodzi ani z czym ma do czynienia. Pozwólcie zatem, że w poniższym artykule zostanie to wyjaśnione: czym jest kamkorder, jak jest zbudowany, jakie jest jego zastosowanie. Spójrzmy zatem, że jest to jedno z urządzeń definiowanych jako urządzenie video – w jego środku znajdziemy kamerę i magnetowid. Ciekawe połączenie, takie dwa w jednym. Na samym początku, kiedy kamkordery dopiero powstały, potrafiły one zarejestrować sygnały analogowe na taśmie magnetycznej. Później ich funkcje uległy znacznej zmianie, wraz ze wzrostem poziomu technologicznego w tej dziedzinie. Dokładnie od roku 2000 kamkordery znacznie ewoluowały. Na rynku pokazały się kamkordery beztaśmowe, które wykorzystywały zupełnie inne drogi zapisu. Mianowicie, miały wbudowane dyski optyczne, dyski twarde, pamięć flash. Czyli wszystkie te rozwiązania, jakie korzystnie sprawdzają się choćby w komputerach. Jakie są funkcje? Kamkordery umożliwiają nam wykonanie zapisu w dwojaki sposób. Mianowicie, używają one dwóch różnych typów nośników. Przykładowo, mamy coś takiego jak kamkordery hybrydowe – takowe twory mają wbudowany dysk twardy i gniazdo na karty pamięci. Jak widzimy zatem, są to przydatne urządzenia, na których możemy zapisać całkiem imponującą ilość danych. Wszystko dzięki zwiększeniu pamięci, co uzyskaliśmy przez użycie aż dwóch nośników do zapisu danych.

Prowadzenie masy w układach elektronicznych

W poniższym artykule zastanowimy się, w jaki sposób można poprawnie prowadzić masę w układach elektronicznych. Dlaczego jest to aż tak ważne? Jeżeli bowiem robimy to w sposób poprawny, wówczas mamy większą szansę na osiągnięcie sukcesu, podczas projektowania systemów elektronicznych. Rzecz jasna, nie jesteśmy w stanie przedstawić schematu, który będzie działał zawsze, i zapewniał nam 100% powodzenie. Takiego schematu po prostu nie ma. Do wyboru mamy różne techniki – musimy się zastanowić, której z nich chcemy użyć. Co powinniśmy zatem wziąć pod uwagę? W chwili, w której analizujesz dostępne opcje, musisz poważnie zastanowić się nad charakterystyką Twojego układu. Spójrz, czy w nim występują sygnały mieszane – czyli zarówno cyfrowe, jak i analogowe. Gdy już dokładnie zrozumiesz co masz wybrać, zabierz się do roboty! Na wylewkę masy musisz zużyć jedną warstwę płytki drukowanej. Potrzebujesz również dwie wylewki masy – zarówno dla masy analogowej, jak i cyfrowej. To na początku kreowania projektu. Również masz możliwość łączenia. O co chodzi? Wylewki takie możesz połączyć ze sobą, a potrzebujesz do tego koralika ferrytowego – cały proces odbywa się w fazie prototypowania. Jeżeli chcesz, by trzymało się to jeszcze trwalej, możesz dodać zworkę łączącą wylewki masy. Oczywiście sprawa tyczy się układu analogowo-cyfrowego. W takim układzie mieszanym musisz również pamiętać o pinach AGND.

Kilka elektronicznych prawideł

Ażeby dobrze poznać świat elektroniki, musimy dobrze orientować się w tym, co oznaczają pewne elektroniczne pojęcia. Bez tego – ani rusz! Nic nie zrozumiesz! Od czego możemy zacząć? Może od najbardziej podstawowego pojęcia, rządzącego się w świecie elektroniki? Jest nim napięcie. Każdy z nas na pewno o tym słyszał oraz uczył się na lekcjach fizyki. Co jednak pozostało z wiedzy szkolnej, to nie wiadomo. Wyobraźmy sobie dwa punkty – pomiędzy nimi tworzy się napięcie, czyli wydatek energii, jaki musi zostać poniesiony w celu przeniesienia ładunku dodatniego z punktu mającego niższy potencjał do punktu, który będzie charakteryzował się wyższym potencjałem. Jeżeli mierzymy napięcie, to robimy to w Woltach. Skoro mówimy o napięciu, to teraz przejdziemy do bezpośrednio z nim związanego prądu. Co możemy nazwać prądem? To szybkość, z jaką przepływa ładunek elektryczny. Mierzymy go w Amperach. Sam prąd na rysunkach oznacza się symbolem I, natomiast strzałką możemy zaznaczyć, w jakim kierunku mknie on na obwodzie. Jeszcze trochę powtórki! Czy pamiętacie, czym jest prawo Ohma i o czym mówi? Chodzi o to, że napięcie U na końcach przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu I jest iloczynem natężenia prądu i rezystancji R tego przewodnika. To jedno z najważniejszych praw w całej fizyce – dzięki niemu możesz bowiem obliczyć zarówno prąd jak i napięcie. Tak samo możliwe jest, że wyliczysz wartość rezystora.

Słowo o technice cyfrowej

Poznaliśmy już technikę analogową – czas, by poznać coś bardziej zaawansowanego! Mianowicie, chodzi tutaj o technikę cyfrową i jej arkana. W języku potocznym mówi się na nią czasem technika mikroprocesorowa i technika sygnałów. Można ją zdefiniować przede wszystkim jako dziedzinę naukowo techniczną. Wiadomo jednak, że każda dziedzina musi mieć swój zakres danych, którymi będzie się zajmowała. Jaki zakres będzie w tym przypadku? Najważniejszym przedmiotem będą tutaj układy elektroniczne. W technice cyfrowej będziemy analizować ich budowę, właściwości czy działanie. Dzięki bowiem tym procesom wytwarzane są i modyfikowane sygnały cyfrowe, co jest niezmiernie ważne. Co jeszcze? Ciężko przecież uwierzyć, że technika cyfrowa zajmuje się tylko tym. Taka prawda – mamy jeszcze kilka innych pojęć. Technika cyfrowa bada, opisuje i definiuje całe układy cyfrowe. W ich skład wchodzą bramki logiczne, pamięci, rejestrów czy sumatorów. W jaki sposób się to robi? Jest jeden proces. Musimy bowiem stworzyć modele, które będą jak najwierniej przypominać modele matematyczne i schematy zastępcze. Warto wspomnieć tutaj o kilku słynnych pochodnych techniki cyfrowej – czyli takich, które powstały jakby przez przypadek. Mamy tutaj GPS oraz UMTS. A jak wiemy GPS jest urządzeniem niezwykle przydatnym, które nieraz ratuje zgubionych kierowców – samo to świadczy o wielkiej przydatności tej techniki cyfrowej.

Zrozumieć pojęcie mikroelektroniki

Dużym problemem jest dla przeciętnego obywatela sformułowanie definicji elektroniki, a co dopiero porwać się na mikroelektronikę! Czy wiesz, co to jest? Logiczne jest, iż to jedna z dziedzin elektroniki. Ma jednak ona swój specyficzny przedmiot badań, funkcje i zastosowanie. W mikroelektronice produkujemy układy scalone i komponenty elektroniczne, które mają jedną wspólną, bardzo ważną cechę – każdy z elementów ma bardzo małe rozmiary. Z czego i jak można je produkować, ażeby uzyskać jak największą precyzję? Urządzenia takowe robi się z półprzewodników, przy zastosowaniu technologii krzemowej. W związku z tym jesteśmy w stanie wymienić kilka cech, które mogą charakteryzować tę dziedzinę nauki. Prócz małych elementów występuje również niewielki pobór mocy. Procesy w mikroelektronice są szybki, przy zachowaniu jednocześnie ekonomicznej eksploatacji i niskiej ceny. Jedyne, co jest drogie to prototyp, natomiast same problemy mogą wynikać z techniki projektowania. Oczywiste jest bowiem, że tak małe elementy nie są i nigdy nie będą łatwe do zrobienia. Funkcjonując na rynku, mikroelektronika wyznaczyła sobie pewne cele i zadania, do których dąży. Przede wszystkim chce poprawić niezawodność i jakość nawet przy tak małych produktach. Ważne jest również obniżenie kosztów produkcji dzięki niskiej eksploatacji. Zmniejszenie wymiarów produktów wiąże się również z ich mniejszym ciężarem i większą poręcznością.

Wartości w obwodach analogowych

Pojęcie i zrozumienie działania obwodów analogowych nie jest najłatwiejszym zadaniem; szczególnie, jeżeli nie masz wykształcenia technicznego, nie jesteś umysłem ścisłym ani też się tym nie interesujesz. Czasem jednak trzeba zgłębić wiedzę nawet z dziedzin, które do tej pory wydawały nam się skrajnie niezrozumiałe. Zacznijmy zatem od wartości fizycznych, jakie są przetwarzane w obwodach analogowych. Spotkamy się tutaj zatem z napięciem, prądem, częstotliwością, amplitudą i fazą. Ażeby dobrze zrozumieć, co oznacza poszczególna wartość, polecam zajrzeć do książek opisujących różne właściwości fizyczne. Najlepiej spojrzeć do podręcznika dla licealistów, ażeby odświeżyć sobie pamięć. Dlaczego przetwarzanie analogowe jest aż tak ważne i przydatne? Bez niego nie bylibyśmy bowiem w stanie przygotować sygnałów, które będą odpowiednie dla przetworników analogowo-cyfrowych. Spróbuj dokonać pomiaru napięcia o bardzo małej wartości! Będziesz w stanie to zrobić dopiero wówczas, gdy wpierw wzmocnisz je w obwodzie analogowym. Tak samo jest właśnie z sygnałem analogowym; jeżeli wychodzi on z przetwornika cyfrowo-analogowego, to musimy go wzmocnić, zanim spróbujemy go do czegokolwiek wykorzystać. Gdzie przetwarzanie analogowe jest szczególnie istotne? Przykładem może być sprzęt audiofilski. To właśnie dzięki przetwarzaniu analogowemu możemy uzyskać sygnał o wyjątkowo wysokiej jakości. Warto zatem zagłębić się w poszczególne znaczenia.

Elementy techniki analogowej

Czym jest technika analogowa? Potocznie nazywa się ją teorią obwodów i sygnałów. Dlaczego właśnie tak? Co na to wpłynęło? Technika analogowa jest nauką, w której analizujemy właściwości urządzeń elektrycznych. Urządzenia te mają zdolność do wytwarzania lub pośredniczenia w sygnałach (chodzi tu o sygnały analogowe). Sama technika analogowa jako nauka nie powstała sama z siebie. To połączenie wiedzy z różnych dziedzin, takich jak nauki elektroniczne, teorii obwodów i teorii sygnałów, matematyki, analizy matematycznej i topologii. W jaki sposób można zatem badać urządzenia elektryczne? Dla laika to czarna magia, dla zawodowego elektronika – oczywistość. Musimy tutaj utworzyć odwzorowujące pierwowzór modele matematyczne i schematy analizowanych przez nas urządzeń. Ich elementy są opisane za pomocą wartości elektrycznych i magnetycznych. Z techniką analogową bezpośrednio wiąże się pojęcie analogowego przetwarzania sygnałów. Są to takie sygnały, które mają możliwość ciągłej zmiany. Spójrzmy, w jaki sposób w obwodach elektronicznych realizuje się różne operacje matematyczne. Te operacje to mnożenie i całkowanie. Za te obliczenia odpowiedzialne są układy rezystorów, kondensatorów, cewek, wzmacniaczy operacyjnych. Przykładowo, jeżeli spojrzymy na podobne układy pneumatyczne to zauważymy, że zawierają one różne zbiorniki, zawory i dysze – te elementy są tutaj odpowiedzialne za takowe matematyczne operacje.

Założenia dziedziny techniki i nauki

W poniższym artykule zajmiemy się tematyką, która będzie raczej ogólna i interesująca w większości dla mężczyzn. Kobiety w mniejszym stopniu interesują się technologią, a już najmniejszy entuzjazm budzi w nich zapoznawanie się z zasadami panującymi w takiej dziedzinie, jak elektronika. Zdaje się, iż każdy z nas mniej więcej zdaje sobie sprawę, co wchodzi w skład takiej nauki. Czy byłby jednak w stanie określić to w miarę precyzyjnie? Spójrzmy! Czym jest elektronika? Oczywiste jest, że pewną dziedziną, która zajmuje się zarówno najnowszymi technologiami, jak i nauką i badaniami na ten temat. Głównym przedmiotem rozważań są tutaj obwody elektryczne. W ich skład wchodzą takie elementy, jak elementy elektroniczne bierne i aktywne. Spośród aktywnych powinniśmy wyróżnić takowe jak lampy próżniowe, tranzystory, diody. To podstawowe pojęcia każdego elektronika i każdego choć odrobinę pilnego studenta na takowym kierunku. W tych obwodach elektronicznych mamy możliwość wzmacniania słabych sygnałów. Dzieje się tak dzięki obecności nieliniowych, charakterystycznych elementów czynnych. Potrafią one bowiem sterować przepływem elektronów, a wiedza o tym umożliwia nam sprawowanie większej kontroli nad całym układem. Urządzenia zaś mają możliwość pracy jako przełączniki. Dzięki temu możemy w miarę swobodnie przełączać sygnały cyfrowe. Oto podstawowe założenia z dziedziny elektroniki, jeszcze w miarę zrozumiałe.