Таблица с полным перечнем оргтехники

Три способа объединения земли на печатной плате

Tutorial

Часто при проектировании печатных плат возникает ситуация, когда необходимо закоротить две цепи на плате, не соединяя их на схеме. На схеме цепи не соединяются напрямую, чтобы схемотехнику было удобнее воспринимать схему и работать с ней. Часто стремятся разделить земли различных схемных блоков. Либо разделить систему питания платы на различные ветви и налаживать каждую ветвь по отдельности, а затем убрать наладочные резисторы, заменив их закорачивающей трассировкой.
В OrCAD/Allegro можно соединить две различные цепи как минимум тремя различными способами:

1. Через переходное отверстие.
2. Через статические полигоны.
3. Через специальные посадочные места.

Рассмотрим все три случая:

Технология получения элементов

Активные и пассивные элементы в твердотельной электронике создаются на однородном сверхчистом кристалле полупроводника, чаще всего кремния, методом инжекции или напыления новых слоев в определённых координатах тела кристалла атомов иных химических элементов, молекул более сложных, в том числе и органических веществ. Инжекция меняет свойства полупроводника в месте инжекции (легирования) меняя его проводимость на обратную, создавая таким образом диод или транзистор или пассивный элемент: резистор, проводник, конденсатор или катушку индуктивности, изолятор, теплоотводящий элемент и другие структуры. В последние годы широко распространилась технология производства источников света на кристалле. Огромное количество открытий и разработанных технологий использования твердотельных технологий ещё лежат в сейфах патентообладателей и ждут своего часа.

Технологию получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров, стали называть нанотехнологией, а раздел электроники — микроэлектроникой.

В 1970-е годы в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI веке производство и эволюция аналоговой электроники практически были остановлены. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от неё, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах.

Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.

В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника ещё способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией.

Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/«дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.

Что относится к оргтехнике

В перечень входит всё, что может оптимизировать, облегчить и ускорить работу офисного сотрудника:

• множительная, копировальная техника;
• телефонные станции и средства связи;
• печатающие устройства;
• счётчики купюр;
• электронно-цифровые аппараты;
• офисное оборудование.

Компьютеры

ПК сохраняют и обрабатывают информацию любого содержания, объёма и сложности. Через клавиатуру можно вводить информацию на компьютер, создавать документы с текстом, таблицами, картинками, делать презентации, работать с электронной почтой, просматривать видеоматериалы. Компьютер используется не только дома и в офисах. Он есть внутри банкоматов, в учебных заведениях, на кассах магазинов. Стационарные или настольные компьютеры состоят из монитора, системного блока, клавиатуры и мышки. Для воспроизведения и записи звука можно дополнительно подключить колонки и микрофон, а для работы с изображением – веб-камеру.

Ноутбуки

Ноутбук может работать от сети или от батареи. Для бесперебойной работы зарядку делают регулярно. По функциям ноутбук ничем не отличается от компьютера. Портативная техника сохраняется и переносится в сумке. При достаточном заряде батареи или доступе к электросети используется в любом месте.

Планшеты

Планшет меньше ноутбука и не имеет физической клавиатуры, может переноситься в дамской сумке или глубоком кармане. Пользователь вводит данные с помощью её виртуального аналога через сенсорный экран.

Серверы

Сервер – очень мощная компьютерная техника с высокочастотным процессором или большим количеством ядер. У сервера огромная оперативная память, увеличенный объём винчестера. Другие параметры также превышают стандартные для обычного компьютера значения. На сервере хранится и обрабатывается информация, его можно использовать для управления печатающей техникой или другими рабочими станциями.

Копиры

Задача копира или ксерокса – размножать готовые листы с текстом или картинками. Принцип работы копира аналогичен сканеру, но в результате получается не файл, а бумажная копия оригинала. Копировальная аппаратура может делать чёрно-белые и цветные копии.

МФУ

Список оргтехники, которую в офисе можно заметить одним МФУ:

• принтер;
• сканер;
• ксерокс;
• факс.

Преимущества перечислены ниже.

1. Экономия средств. Нет необходимости покупать каждое оборудование отдельно.
2. Экономия места. МФУ заменяют сразу несколько устройств, идеальны для офисов небольшой площади.
3. Экономия на обслуживании. Ремонтировать и покупать расходные материалы необходимо только для единицы техники.
4. Простота эксплуатации.

Машина разрезает лист на тонкие полоски, которые отправляются в корзину для мусора. Физически собрать разрезанную шредером бумагу в один документ невозможно.

Простейшие логические схемы

Реализацию логических выражений можно осуществить с помощью простых электронных схем, на входы которых поступают электрические входные сигналы, а на выходе формируется выходной сигнал, который соответствует логической функции.

1. Логический элемент И. Представляет собой схему, в которой сигнал 1 на выходе появляется только тогда, когда на входе А и входе В совпадают сигналы 1. Простейший логический элемент И может быть реализован на последовательно включённых контактах реле, управляемых с помощью кнопок.

Релейно-контактная схема элемента И

Условное обозначение логического элемента И с двумя входами показано ниже. На выходе логического элемента И сигнал 1 появится только тогда, когда на всех входах совпадут сигналы 1.

2. Логический элемент ИЛИ. Представляет собой схему, на выходе которой появляется сигнал 1, если на входе А или входе В или на обоих входах присутствует сигнал 1. Простейший логический элемент ИЛИ может быть реализован на параллельно включённых контактах реле, управляемых с помощью кнопок.

Релейно-контактная схема элемента ИЛИ

Условное обозначение логического элемента ИЛИ с двумя входами показано ниже. На выходе логического элемента ИЛИ сигнал 1 появится в случае появления хотя бы на одном из входов сигнала 1.

3. Логический элемент НЕ. Представляет собой схему, на выходе А которой появляется сигнал 1 при отсутствии на входе А сигнала 1. Простейший логический элемент НЕ реализован на реле с нормально замкнутыми контактами.

Условное обозначение логического элемента НЕ показано ниже. На выходе логического элемента НЕ сигнал 1 появится в случае отсутствия сигнала 1 на входе

Логические элементы И, ИЛИ и не предназначены для выполнения трёх основных операций цифровой логики над дискретными сигналами. С помощью этих элементов можно реализовать логические операции любой сложности. Поэтому эти элементы называются основными.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Области электроники

Можно различать следующие области электроники:

• физика (микромира, полупроводников, электромагнитных волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
• бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны. (Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита,.. и др.).
• Энергетика — выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электроприборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления, линия электропередачи.
• Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
  • оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
  • аудио-видеотехника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
  • цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцессорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транспорта, и другие бытовые и промышленные устройства.

Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическая цепь.

Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.

История твердотельной электроники

Термин твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твёрдом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX века этот термин потерял своё значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.

Миниатюризация устройств

С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.

Продвижение бизнеса

Бизнес-корпорации находятся на разной стадии внедрения IT-методов управления и коммуникаций. Однако давно понятно, что именно цифровые технологии — это самое правильное направление для скорейшего развития предпринимательства.

Автоматизация рабочих процессов внутри компаний позволяет вести финансовый учет, основываясь на реальных статистических данных. Использование опыта оптимизации управления позволяет диверсифицировать производство и принимать более рациональные решения в процессе деятельности.

Инвестиции в цифровые информационные технологии помогают получить объективную оценку реальных рынков сбыта и потребностей клиентов.

Операции над числами

Как уже упоминалось выше цифровые устройства должно иметь возможность считывать число, запоминать и демонстрировать его. Но для выполнения этих функций не нужно было бы такое разнообразие цифровых устройств. Самое главное что должно уметь выполнять цифровое устройство — это выполнять операции над числами, которые оно принимает на свой вход и на выходе получать какой то результат.

Существует великое множество операций над числами, но в цифровой электронике этих основных операций всего три — это логическое умножение, логическое сложение и логическое отрицание.

1. Логическое умножение (функция «И»). Как же будет зависеть результат на выходе от входных данных? Мы привыкли употреблять союз И так, что слова которые он объединяет понимаются, как неразрывное целое. Например, пусть даны два простых выражения.Володя принёс молоток — А;Володя принёс стамеску — В. Составим их логическое произведение.Володя принёс молоток И Володя принёс стамеску — (АВ). Истинным такое высказывание будет только при условии, что Володя принёс оба предмета (А = 1, В = 1). Зависимость истинности логического произведения от сомножителей можно задать таблицей, называемой таблицей истинности:

2. Логическое сложение (функция «ИЛИ»). Воспользовавшись нашими высказываниями: Володя принёс молоток — А;Володя принёс стамеску — В. Составим их логическую сумму.Володя принёс молоток ИЛИ Володя принёс стамеску — (А + В).

Ясно, что ложным такое высказывание будет при условии, что Володя не принёс ни одного из предметов, а истинным когда есть хотя бы один из них. Таблица истинности в таком случае будет следующей:

3. Логическое отрицание (функция «НЕ»). Указание совершить операцию отрицания на высказыванием А записывается так: А. Ясно, что если данное высказывание истинно, то его отрицание ложно и наоборот.

Солнце всходит на востоке (А = 1); Солнце не всходит на востоке (А = 0).

Таблица истинности будет такой:

Структура цифрового устройства

Почти в каждом цифровом устройстве встречаются типовые элементы, из комбинации которых оно состоит. Какие-то элементы совсем простые, какие-то более сложные, а какие-то совсем сложные. В любительской практике чаще всего встречаются: триггеры, таймеры, счетчики, регистры, микроконтроллеры, компараторы и др.

Давай выберем что-нибудь из этого списка и посмотрим, как оно устроено. Пусть это будет микроконтроллер (МК)! Ладно, признаюсь. Микроконтроллер я выбрал неспроста. Дело в том, что именно появление микропроцессоров произвело настоящую революцию в электронике и выдвинуло её развитие на новый уровень. 

МК является наиболее многочисленным и популярным видом микропроцессоров в мире. Особенным его делает то, что микроконтроллер представляет собой микро-PC — целый компьютер в одной микросхеме. Представь себе компьютер размером, например, с копейку. Вот это и есть МК. 

Микроконтроллеры используются повсеместно: в современных телевизорах, холодильниках, планшетах, охранных системах. Везде, где требуется чем-то управлять, микроконтроллер может найти своё место. А всё благодаря тому, что, как и любой микропроцессор, МК можно программировать. В итоге один и тот же вид микросхем можно использовать в сотнях различных устройств. 

В наше время наибольшей популярностью пользуются, к примеру, микроконтроллеры AVR, PIC, ARM. Каждая из компаний, что выпускает перечисленные виды МК, производит десятки, если не сотни, разновидностей микроконтроллеров, предназначенных под все мыслимые и немыслимые задачи. 

Диджитал-профессии

• Интернет-маркетинг: интернет-маркетолог (универсал), SMM-менеджер, контент-маркетолог, комьюнити-менеджер, копирайтер, email-маркетолог, таргетолог, специалист по контекстной рекламе, веб-аналитик, SEO-специалист.
• Интернет-профессии: интернет-маркетинг + управление digital-продуктом (руководитель проекта, менеджер по продукту, продуктовый дизайнер) + веб-дизайн + веб-разработка. Геймдизайн.
• Интернет-профессии + аналитика данных, в основном Data Science. 

креативный директор, стратегический директор, арт-директор, медиадиректорdigital-команду

4.2 Кодирующие и декодирующие устройства

4.2.1  Шифраторы 

Шифратор  (кодер) – это  функциональный  узел,  предназначенный  для  преобразования  поступающих  на  его  входы  управляющих  сигналов  (команд)  в  n – разрядный  двоичный  код.  В  частности,  такими  сигналами  или  командами  могут  быть  десятичные  числа,  например,  номер  команды,  который  с  помощью  шифратора  преобразуется  в  двоичный  код. 

В  качестве  примера  разработаем  схему  3 – разрядного  шифратора.  Вначале  следует  построить  таблицу  кодов  (таблицу  истинности),  в  которой  код  номера  сигнала  представим,  например,  двоичным  кодом  (Рисунок  27,а).  Схема,  реализованная  на  элементах  ИЛИ,  приведена  на  рисунке  27,б.  

Рисунок  27  Таблица  кодов  3 – разрядного  шифратора  а),  его  функциональная  схема  б)  и  УГО  в).

В  общем  случае,  при  использовании  двоичного  кода,  можно  закодировать  2n   входных  сигналов.  В  рассмотренной  выше  схеме  выходной  код  «000»  будет  присутствовать  на  выходе  при  подаче  сигнала  на  вход  X и  в  случае,  если  входной  сигнал  вообще  не  подаётся  ни  на  один  из  входов.  Для  однозначной  идентификации  сигнала  X в  интегральных  схемах  формируется  ещё  один  выходной  сигнал – признак  подачи  входного  сигнала,  который  используется  и  для  других  целей.

На  рисунке  28  приведено  УГО  схемы  3-х  разрядного  приоритетного  шифратора  на  8  входов.

Рисунок  28  3 – разрядный  приоритетный  шифратор  К555ИВ1  а)

и  соединение  двух  МС  б)

При  подаче  сигнала  на  любой  из  входов,  устанавливается  G=1,  P=0,  а  на  цифровых  выходах – двоичный  код  номера  входа,  на  который  подан  входной  сигнал. Если  сигнал  подан  одновременно  на  два  или  несколько  входов,  то  на  выходе  установится  код  хода  с  большим  номером.  Отсюда  название  шифратора  «приоритетный».

Если  сигнал  (лог.«0»)  подан  на  один  из  входов  0…7,  то  на  выходах  DD3  появятся  младшие  разряды  прямого  кода,  на  выходе  G  DD1 – лог. «0»,  определяющий  разряд  с  весовым  коэффициентом  8  выходного  кода,  на  выходе  P – лог. «1». 

Если  лог.«0» подан  на  один  из  входов  8…15  то  сигнал  лог. «1»  с  выхода  P  DD2  запретит  работу  DD1.  При  этом  младшие  разряды  на  выходах  DD3  определяются  уже  микросхемой  DD2,  а  на  выходе  8  выходного  кода  будет  лог. «1».

Таким  образом,  с  выходов  1, 2, 4, 8  можно  снять  прямой  код,  соответствующий  номеру  входа,  на  который  подан  входной  сигнал.

4.2.2    Дешифраторы  (декодеры)

Дешифратор – функциональный  узел,  вырабатывающий  сигнал  «лог. 1»  (дешифратор  высокого  уровня)  или  сигнал  «лог. 0»  (дешифратор  низкого  уровня)  только  на  одном  из  своих  2n  выходах  в  зависимости  от  кода  двоичного  числа  на  n-ходах. Рисунок  29  Дешифратор:  а) – таблица  истинности;

б) – функциональная  схема

Дешифраторы  широко  используются  в  устройствах  управления,  где  они  формируют  управляющий  сигнал  в  соответствии  с  входным  кодом,  который  воздействует  на  какое-либо  исполнительное  устройство.

Интегральные  микросхемы  дешифраторов  изготавливаются  с  дополнительными  входами,  например,  с  входом  разрешения  (стробирования).Стробирование  позволяет  исключить  появление  на  входах  дешифратора  ложных  сигналов,  запрещая  его  работу  в  интервале  времени  переходного  процесса  при  изменении  цифрового  кода  на  входе.

Микросхема  ИД3  (рисунок  30)  имеет  четыре  адресных  входа  с  весовыми  коэффициентами  двоичного  кода  1,  2,  4,  8,  два  инверсных  входа  стробирования  S,  объединённых  по  И,  и  16  инверсных  выходов  0 – 15.  Если  на  обоих  входах  стробирования  «лог. 0»,  то  на  том  из  выходов,  номер  которого  соответствует  десятичному  эквиваленту  входного  кода,  будет  «лог. 0».  Если  хотя  бы  на  одном  из  входов  стробирования  S  «лог. 1»,  то  независимо  от  состояния  входов  на  всех  выходах  микросхемы  формируется  «лог. 1».  

Наличие  двух  входов  стробирования  существенно  расширяет  возможности  использования  микросхем.  Из  двух  микросхем  ИД3,  дополненных  одним  инвертором,  можно  собрать  дешифратор  на  32  выхода  (рисунок  31),  а  из  17  микросхем – дешифратор  на  256  выходов  (рисунок  32).

Рисунок  32  Дешифратор  на  256  выходов

Измерительная техника

На протяжении всего развития радиоэлектронных устройств и компонентов, существовала необходимость объективной оценки исправности и параметров как отдельных радиодеталей, так и готовых изделий. Это приводило и приводит к необходимости иметь парк измерительных приборов. Функциональные особенности их весьма разнообразны. При этом, измерительные приборы сами по себе также являются отдельной областью электроники. Точность измерительной техники является важнейшим фактором, от которого напрямую зависит качество разработанной и отлаженной с их помощью радиоаппаратуры

Не менее важно и соблюдение методики измеренией (см. Метрология)

Наиболее точные приборы используются для специальных применений, и недоступны большинству разработчиков. Приборы начального уровня (мультиметр, блок питания лабораторный) нередко изготавливались энтузиастами самостоятельно.

История

Возникновению электроники предшествовало изобретение радио. Поскольку радиопередатчики сразу же нашли применение (в первую очередь на кораблях и в военном деле), для них потребовалась элементная база, созданием и изучением которой и занялась электроника. Элементная база первого поколения была основана на электронных лампах. Соответственно получила развитие вакуумная электроника. Её развитию способствовало также изобретение телевидения и радаров, которые нашли широкое применение во время Второй мировой войны.

Но электронные лампы обладали существенными недостатками. Это прежде всего большие размеры и высокая потребляемая мощность (что было критичным для переносных устройств). Поэтому начала развиваться твердотельная электроника, а в качестве элементной базы стали применять диоды и транзисторы.

Дальнейшее развитие электроники связано с появлением компьютеров. Компьютеры, основанные на транзисторах, отличались большими размерами и потребляемой мощностью, а также низкой надежностью (из-за большого количества деталей). Для решения этих проблем начали применяться микросборки, а затем и микросхемы. Число элементов микросхем постепенно увеличивалось, стали появляться микропроцессоры. В настоящее время развитию электроники способствует появление сотовой связи, а также различных беспроводных устройств, навигаторов, коммуникаторов, планшетов и т. п.

Основными вехами в развитии электроники можно считать:

• изобретения А. С. Поповым радио (7 мая 1895 года), и начало использования радиоприёмников,
• изобретение Ли де Форестом лампового триода, первого усилительного элемента,
• использование Лосевым полупроводникового элемента для усиления и генерации электрических сигналов,
• развитие твердотельной электроники,
• использование проводниковых и полупроводниковых элементов (работы Иоффе, Шоттки),
• изобретение в 1947 году транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн),
• создание интегральной микросхемы и последующее развитие микроэлектроники, основной области современной электроники.

Математика и электроника

В настоящее время люди умеют считать гораздо лучше, чем в прошлом: у них есть замечательные помощники — умные вычислительные машины. Сегодня вычисления ведутся в сотни тысяч раз быстрее, чем сто лет назад. Как удалось достигнуть этого? Разработчики электронной и компьютерной техники, говорят, что этого достигли тем, что стали считать по другому. Не обязательно считать десятками, сотнями и тысячами ответят они.

Давно известны не десятичные системы счисления, например, система счисления с основанием 12. В роли «десятка» (единицы 2-го разряда) в ней выступает «дюжина», в роли «сотни» (единицы 3-го разряда) — «гросс» (дюжина в квадрате), а единицу четвёртого разряда называют «фут» (дюжина в кубе).

Но в мире цифровой электроники наиболее привлекательными оказались системы счисления с основанием 2, 8 и 16, то есть двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Наиболее используемая система счисления — это конечно же двоичная. Для этого имеется ряд оснований.

Всякое цифровое устройство должно уметь «читать», «запоминать» и «демонстрировать» цифры и числа, составленные из них. В двоичной системе счисления цифр всего две: 0 и 1.

Легко придумать способ демонстрации двоичных чисел. Двоичное число, например 1001₂, можно записать при помощи гирлянды электрических лампочек: зажжённая лампочка обозначает «1», а не зажжённая — «0». Так изображенное число легко прочитать.

В цифровое устройство двоичное число можно вводить по проводникам электрического тока, например, 5 вольт значит, что демонстрируется «1», а если напряжение равно нулю, то демонстрируется «0».

Для запоминания двоичных чисел используются различные электрические и физические свойства с ярко выраженными двумя состояниями (например, в жёстких дисках используется эффект намагниченности отдельных участков, в оптических дисках — различие в отражающей способности или же на триггерном эффекте когда сама электронная схема хранит информацию).

Второе важное основание для использования двоичной системы — простота двоичной арифметики. Например, таблица сложения будет выглядеть следующим образом:

и таблица умножения