Историја електронике
Историја електронике је дугачка. Електроника се дефинише као „наука и технологија провођења електрицитета у вакууму, гасу, или полупроводнику, и уређајима базираним на томе“.[1]
Електронско инжењерство као професија је проистекло из технолошких побољшања телеграфске индустрије током касног 19. века, и радио и телефонских индустрија раног 20. века.[2] Модерна дисциплина електронског инжењерства је у великој мери настала током развоја телефонске, радио, и телевизијске опреме и знатног развоја електронских система током Другог светског рата, као што су радар, сонар, комуникациони системи, и напредни системи за праћење и оружје. Између два рата, област је била позната као радио инжењерство. Реч електроника је ушла у употребу током 1940-тих[3] и у касним 1950-тим, термин електронски инжињеринг је почео да се јавља.[4]
Кондензатор[уреди | уреди извор]
У октобру 1745. у Њемачкој Евалд Џорџ фон Клајст је изумио кондензатор. Састојао се из тегле која је била напуњена водом, и жице која је кроз чеп била повезана са водом. Тегла је била направљена тако, да се држећи у једној руци спољашњи дио жице доведе у контакт са електричним уређајем. Ако се додирне другом руком настаје пражњење који изазива болан шок. Данашња Лајденска тегла је обложена алуминијумском фолијом, споља и изнутра. Електрични контакт остварује се са штапом који пробије чеп и спојен је ланцем са унутрашњим слојем метала. Комплетно пражњење се догађа када су двије алуминијумске фолије повезане међусобно проводником. Њом су се могли постићи напони и до 25000 V. Лајденска тегла се често користи у лабораторијама за демонстрацију и у експерименталне сврхе.
Бенџамин Френклин је системом од двије Лајденске тегле убијао ћуране, а једном је скоро убио и себе. Иначе је Френклин открио фудаменталну чињеницу да се умијесто тегле могу користити металне плоче раздвојене неким изолатором. Тако је Френклин начинио први плочасти кондензатор.
-
Плочасти кондензатор -
Електролитски кондензатор -
Керамички кондензатор
Отпорник[уреди | уреди извор]
Отис Бојклин је изумео више од 25 електронских уређаја. Један од првих његових проналазака је био електрични отпорник, који је био побољшан за рачунаре, радио апарата, телевизоре и асортиман других електронских уређаја. Други његов значајан изум је промјенљиви отпорник, и отпорници мале дебљине за рачунаре. Бојклинов најпознатији изум је контролна јединица за вјештачко срце, пејсмејкер. Уређај је у суштини користио електричне импулсе да се одржи нормалан рад срца. Бојклин је умро од срчане инсуфицијенције у Чикагу.
Диода[уреди | уреди извор]
Џон Амброз Флеминг је 1904. развио кентрон касније познат као диода која дозвољава електричној струји да тече само у једном правцу. Ли де Форест је 1906. поставио тзв. решетку, трећу електроду којом је контролисао јачину струје која протиче између аноде и катоде. Овај уређај је назвао аудион, а касније је постао познат као триода. Ову компоненту је употријебио да би направио појачавач сигнала код радио пријемника и предајника, што се може сматрати за први електронски уређај. Једна од примјене диода, јесте код прављења Грецовог споја, који је у ствари пуно таласни исправљач.
Транзистори[уреди | уреди извор]
Средином 1940. научници који су радили за Белове лабораторије у Мареј Хилу, Њу Џерси, бавили су се откривањем новог уређаја, који би могао да замијени употребу вакуумских цијеви. Вакуумске цијеви су биле замишљене као ријешење за појачање сигнала, или да служе као комутациони уређаји у електроници. Проблем је био што су биле скупе, непоуздане и захтијевале су велико одржавање.
Научници који су одговорни за изум транзистора 1947. године су: Џон Бардин, Волтер Хаусер Братен и Вилијам Шокли. Оригинално име патента за трансистор је било “полупроводничко појачало”. Три електроде у колу су биле направљене од полупроводничких материјала. 1956. године група је добила Нобелову награду за физику због проналаска транзистора. Године 1977. Џон Бардин је награђен са Предсједничком медаљом слободе.
Операциони појачавач[уреди | уреди извор]
Операциони појачавач има веома дугу историју. Први пут се појавио у облику вакуум цијеви 1950. године. Ови појачавачи су били тешки и веома скупи, тако да су нијесу били погодни за употребу. Захтијевали су напајање које већина обичних људи није могла да обезбиједи. Појачала су коштала око 100 долара, што је много вриједније него данашњих 100 долара.
Почетком 1960. године се појављује транзисторска верзија операционих појачавача, а крајем 1960. се појављују прва интегрисана кола операционог појачавача на тржишту. Иако су се користиле различите технологије у различитим временима и иако су изграђени у различитим облицима, појачања су им заједничке карактеристике, које ће их означити операционим појачавачима.
Интересантно је напоменути да је Роберт Видлар био одговоран за развој интегрисаног кола операционог појачавача, у облику који је довео до широког прихватања. Данас захваљујући њему постоје и многе друге врсте операционих појачавача. Операциони појачавач је вјероватно највише коришћено аналогно интегрисано коло.
- CFB и VFB операциони појачавачи
CFB (енгл. Current-feedback operational amplifier) операциони појачавач је врста операционог појачавача чији је инвертујући улаз осјетљив на електричну струју, а не на електрични напон као што је то случај са конвенционалним VFB операционим појачавачима. CFB је први пут дизајниран од стране Давида Нелсона у Comlinear Corporation у Сједињеним Америчким Државама, и први је продат 1982. године као хибридни операциони појачавач, ознаке CLC103. Прво CFB интегрисано коло је представљено 1987. године, конструисао га је Бил Грос. Ова кола се обично производе са истим распоредом пинова као и VFB операциони појачавачи, што омогућава да се ова два типа операционих појачавача могу замијенити када је то могуће. У једноставним шемама, код линеарних појачавача, CFB можемо замијенити VFB операционим појачавачем, без претходне модификације кола, али у другим случајевима, када коло има функцију интегратора, модификација је неопходна. CFB операциони појачавач се може користити и при реализацији диференцијалног појачавача са 4 отпорника, али је CMRR) у овом случају нешто лошији него код VFB-а. Што се тиче њихове цијене, први CFB операциони појачавачи били су јако скупи. Први комерцијални монолитски CFB операциони појачавач, ознаке CLC400 продат је за 16.50 $. Данас тај исти оп можете имати за само 0.5 $. Изнад свега CFB операциони појачавачи данас нуде много разноврсних дизајна, са различитим цијенама.
Негативна повратна спрега[уреди | уреди извор]
Појам негативне повратне спреге је увео Херолд Блек (УС патент 2,102,671, издат 1937). Занимљиво је то да му је та идеја пала на памет док је путовао према мјесту гдје је радио, з Беловим лабораторијама 2. августа 1927. Херолд Блек је радио на смањењу изобличења у репетитору појачавача који се користио за пренос телефонског сигнала.
Харолд је предао захтјев за патентирање свог изума у амерички патентни завод У. С. Патент Офис 8. августа 1928, гдје ће и остати и чекати на ред више од девет година да би био издат. Блек је касније написао: „Један од разлога зашто се толико чекало на издавање патента за мој изум је тај што У. С. Патент Офис није веровао да ће мој проналазак уопште функционисати“.
Армстронгов осцилатор[уреди | уреди извор]
Армстронгов осцилатор је назван је по Едвину Х. Армстронгу, који га је конструисао. Користи се као локални осцилатор у пријемницима, као извор у сигналним генераторима и као РФ осцилатор у рангу средњих и високих фреквенција. Спада у групу осцилатора који дају синусоидалан сигнал.
Хартли осцилатор[уреди | уреди извор]
Хартли осцилатор је измислио Ралф V.L Хартли док је радио за истраживачку лабораторију Вестерн електрик компаније. Хартли је изумио и патентирао дизајн 1915. године, док је надгледао Бел систем трансатлантских радиотелефонских тестова.
Године 1946. Хартли је добио ИРЕ Орден части, за своја рана истраживања у области осцилаторних кола, употреби триоде, као и за знање и јасно излагање основних односа између укупне количине информација које могу да се преносе преко преносног система, ограниченог пропусног опсега и времена које је потребно за тај пренос.
-
Оригинална шема Хартлијевог осцилатора
Колпицов осцилатор[уреди | уреди извор]
Колпицов осцилатор је назван по свом проналазачу Едвину Х. Колпицу. Ово је један од бројних пројеката за електронска осцилаторна кола код којих се користи комбинација индуктивности са капацитивношћу, за одређивање фреквенције, због чега се још и назива ЛЦ осцилатор. Оно по чему се Колпицово коло издваја јесте што је повратна информација сигнала преузета из напонског дијелитеља, који чине 2 кондензатора везана у серију. Једна од кључних карактеристика овог типа осцилатора је његова једноставност (потребан је само један калем). Колпиц добија УС патент 1624537 за ово коло.
Винов мост[уреди | уреди извор]
Винов мост осцилатор је врста електронског осцилатора који генерише синусне таласе. Може да генерише широк спектар фреквенција. Коло се заснива на електричној шеми оригинално развијеној од стране Макс Вина 1891. године. Мост се састоји од четири отпорника и два кондензатора. Био је предвиђен као позитивни, повратни систем информација у комбинацији са појасним филтром. Вин није имао средстава, тако да није реализован.
Модерно коло је направљено 1939. од стране Вилијама Хјулита са Стенфорд универзитета, директора компаније Хјулит заједно са саоснивачем компаније Хјулит-Пакард, Давид Пацкардом. Њихов први производ је HP200A, прецизни синусни осцилатор заснован на Виновом мосту. 200A је био један од првих инструмената који је могао да произведе тако мале дисторзије.
Кварцни осцилатори[уреди | уреди извор]
Пиезоелектрицитет је први открио Жак Пјер Кири 1880. године. Пол Лангевин је први истражио кварцни резонатор за употребу ехо ефекта током Првог свијетског рата. Први кристалом контролисани осцилатор, користећи кристал Rochelle соли направљен је 1917, а патентиран 1918. године од стране Александра M. Николсона у Бел лабораторијама. Његов проналазак је оспорио Волтер Кади. Он је направио први кварцни кристални осцилатор 1921. године. Други пионири у истраживању кварцног кристалног осцилатора су Г. Пирс и Луис Есен.
Кварцни кристални осцилатори су направљени за високо стабилне фрекфенцијске референце, током 1920-тих и 1930-тих. До 1926. кварцни осцилатори су коришћени за контролу фрекфенције радио ћелије, и били су популарни код радио аматера.
Једна од употреба кварцног кристалног осцилатора је код сатова. Иако је кристални осцилатори и даље користе кварцне кристале, све је већи број уређаја који користе неке друге материјале, као што су керамички резонатори.
-
Xтал колекција -
Једноставна ПЛЛ -
Коло негативне отпорности -
Хилофилтер
ПЛЛ коло[уреди | уреди извор]
Аутоматска синхронизација електронских осцилатора је кренула 1923. године. Најранија истраживања везана за ПЛЛ петљу се јављају 1932. године, када су Британски истраживачи развили алтернативу Едвин Армстронговом суперхетеродинском пријемнику, са хомодинским или пријемником директне конверције. Код Хомодинских система, локални осцилатор је био подешен на жељену улазну фреквенцију, и помножен са улазним сигналом.
Резултујући излазни сигнал, захтијева оригиналну модулацију информације. Намјера је била да се развије алтернативно коло пријемника који захтијева мање подешено коло него суперхетеродински пријемник. Пошто локални осцилатор брзо одговара на промјену фреквенције, аутоматска корекција сигнала би била додата осцилатору, који би одржавао исту фазу и фреквенцију која би одговарала жељеном сигналу.
Техника је описана 1932. године у раду Henri de Bellesicize у француском листу L’Onde Électrique.
Негативна отпорност[уреди | уреди извор]
Прво коло негативне импедансе је направио Џон Г Линвил 1953. године.
Електронски филтри[уреди | уреди извор]
Најстарији облици електронских филтара су аналогни пасивни линеарни филтри, конструисани користећи само отпорнике и кондензаторе или само отпорнике и калемове. Познати су као RC односно RL једнополни филтри. Много познатији LC филтри су егзистирали много година, и њихов рад је био задовољавајући.
Хибридни филтри су такође могући, обично укључује комбинацију аналогних појачавача са механичким резонатором. Уз све већу употребу дигиталне обраде сигнала, дигитални активни филтри су постали уобичајни.
Референце[уреди | уреди извор]
- ^ Цхамберс Тwентиетх Центурy Дицтионарy, W & Р Цхамберс, Единбургх. 1972. ISBN 978-0-550-10206-5. стр. 417.
- ^ Барноуw, Ерик (1966). А Тоwер ин Бабел. Оxфорд Университy Пресс УС. стр. 28. ИСБН 978-0-19-500474-8.
- ^ Унитед Статес. Цонгресс. Хоусе. Цоммиттее он Аппроприатионс (1949). Департмент оф Дефенсе Аппроприатионс фор ... У.С. Говернмент Принтинг Оффице.
- ^ Лауер, Хенри; Броwн, Харрy Леонард (1919). Радио Енгинееринг Принциплес. МцГраw-Хилл боок цомапнy.
Литература[уреди | уреди извор]
- Лауер, Хенри; Броwн, Харрy Леонард (1919). Радио Енгинееринг Принциплес. МцГраw-Хилл боок цомапнy.