СЕКЦИЯ 1

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

П. В. Белый

И. В. Авхимович, научный руководитель

Ультразвуковой дальномер

Ультразвуковой дальномер предназначен для бесконтактного измерения расстояния от одной

точки до другой. Моментально и точно измеряет расстояние. Может использоваться в строительстве и ремонте дома, квартиры, при установке мебели.

Начальная точка отсчета расстояния – передняя стенка корпуса прибора. Показатели отображаются на LCD-дисплее, оснащенном подсветкой. Дальномер измеряет расстояние до 4 метров. Показывает расстояние в метрах, сантиметрах и миллиметрах. Питается от 9-вольтовой батареи.

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная Технические характеристики: диапазон изменяемых расстояний: от 1см до 5м; частота ультразвука: 40 кГц; погрешность: 0,5%; единицы измерения: сантиметры, миллиметры; отображение информации: LCD-дисплей с подсветкой; диапазон рабочих температур: от 0 до 30°С; питание: батарея 9 В; размеры: 185 х 135 х 40 мм; материал корпуса: пластик.

Достоинствами данного устройства является: бесконтактного измерения расстояния, высокая точность измерения, высокая скорость измерения.

Недостатки данного устройства: точность и дальность измерения зависят от материала поверхности отражающего сигнал, относительно небольшое расстояние измерения А. В. Боровский Л. Л. Вдовиченко, научный руководитель Программное средство EduBooks Программа EduBooks разработана для помощи в обучении студентов и учащихся. Программа позволяет не просто создавать методические пособия для учащихся, она позволяет создавать целые учебные комплексы, которые могут включать в себя как сами методические пособия, так и сопроводительные материалы (ссылки на дополнительные ресурсы, видео, аудио и тесты). В основе всей программы лежит специально разработанный формат “.bora”. Отличие этого формата от других заключается в основном в быстром доступе к любым ресурсам книги и возможностью не просто читать текст (как в большинстве форматов книг) но и добавлять дополнительные возможности для обучения. Следует отметить, что ресурсы книги, такие как изображения и видео, хранятся в отдельном файле (или папке), что позволяет хранить файлы большого размера на съемных флэш накопителях. В EduBooks мы старались сделать все очень просто и интуитивно понятно. Для этого в программе практически отсутствуют классические «кнопки» и весь браузинг осуществляется при помощи списков и жестов.

Быстрый доступ позволяет удобно перемещаться по книге и находить необходимую информацию.

В этом так же помогает оглавление, которое при необходимости можно получить как список при открытии книги и в последствии использовать для навигации по ней. Так же для упрощения навигации по изображениям используется отдельная панель, в ней могут отображаться как все изображения, прикрепленные к книге, так и изображения для отдельно выбранной главы. Одним из преимуществом программы является возможность передавать (“share”) информацию из нее. Передавать можно практически все, от простой выдержки из главы, до самой книги. Для этого можно использовать как социальные сети («В контакте», «Facebook» и т.д.) так и блоги («Twitter», «Blogger» и т.д.), и самые обычные электронные письма. При разработке программы стоял вопрос, как же создавать сами книги. Решения было найдено путем создания дополнительной программы для ПК под названием EduCreator.

Это программа и позволяет создавать книги и тесты, а после их создания все, что необходимо сделать – это просто перенести книгу (если необходимо то- с папками) на устройство. Программа на данный момент предназначена для OC Android и Windows.

Что может содержать в себе книга:

1) Текст 2) Специальные форматы текста (в том числе и html) 3) Изображения 4) Видео 5) Ссылки на веб страницы 6) Специальные тесты.

Что позволяет программа:

1) Просматривать текст книг 2) Просматривать изображения прикрепленные к книге 3) Просматривать видео прикрепленное книге 4) Прослушивать аудиофайлы прикрепленные к книге 5) Передавать различную информацию из книги через социальные сети, электронные письма, или по средством Bluetooth (отправлять можно как просто выделенный текст, так и целые страницы книги) 6) Открывать веб страницы прямо в программе 7) Проходить тесты и отправлять их результаты.

Основная цель программной разработки – оказать методическую помощь учащимся и студентам в учебном процессе.

А. В. Буткевич М. Ф. Прудник, научный руководитель Пиролиз в микроэлектронике В докладе рассматривается ряд проблемных вопросов в области применения пиролитического осаждения в области микроэлектроники. Пиролиз – реакция превращения органических веществ при нагревании, протекающая по многим направлениям с образованием в конечном итоге элементного углерода. Процесс проводится в различных условиях: температура процесса может меняться от близкой к комнатной до превышающей 1000 °С, а давление может быть как ниже, так и выше атмосферного [1].

Пиролитическое осаждение используют для получения толстых слоев оксида кремния при низких температурах. Пиролитическое осаждение обеспечивает большую производительность, высокую равномерность слоев, качественное покрытие уступов металлизации и позволяет создавать изолирующие и пассивирующие слои не только на поверхности кремния, но и германия, арсенида галлия и других материалов. Помимо оксида кремния осаждают слои SiC, Si3N4, ФСС (фосфорно-силикатные стекла) и поликремния. При пиролитическом осаждении оксида кремния происходит термическое разложение сложных соединений кремния (алкосисиланов) с выделением SiO2 например: тетраэтасисилана Si(ОСН5)4 650…700°С > SiO2 +2Н20+4С2Н4, тетраметоксисилана Si(ОСН3)4800…850°С > SiO2 + + 2С2H4 + 2Н20, или окисление моносилана SiH4 + 2O2 400…450°С> SiO2 + 2Н20. Последнюю реакцию обычно используют и при осаждении фосфорно-силикатного стекла с добавлением к газовой смеси фосфина РН3, разбавленного азотом до 1,5%-ной концентрации. Фосфин вступает в реакцию с кислородом. Установка для пиролитического осаждения представляет собой трехтрубную диффузионную печь и имеет реакторы с горячими стенками, работающие при пониженном давлении в режиме непрерывной откачки их объема. Нагревательный элемент состоит из трех секций. Пластины устанавливают в кассету вертикально по всей длине рабочей зоны, равной 600 мм. Газовая смесь поступает с одного конца реактора и откачивается с другого. Предельное разряжение в реакторе установки не выше 0,7 Па, рабочее давление при напуске газов варьируется в пределах от 13 до 670 Па. Система откачки реактора имеет диффузионный и паромасляной насосы с очистителем, фильтр, кран впуска азота и заглушку. Датчик контролирует давление в реакторе. Установка работает в автоматическом режиме с выводом на ЭВМ. В таких установках скорость осаждения SiO2 составляет 0,2 мкм /ч, ФСС - 0,7 мкм/ч. Наиболее важными факторами, определяющие скорость осаждения, являются температура пластин, состав и расход газов, давление в реакторе [3].

Важной частью является плазмохимическое осаждение. Метод химического осаждения из газовой фазы (ГФЭ / CVD) является одним из наиболее распространенных методов формирования тонких пленок и покрытий, применяемых в микроэлектронике (SiO2, Si3N4 и др). При использовании в данной технологии плазменной активации осаждаемых веществ (PECVD), увеличивается эффективность и скорость процесса за счет значительного снижения температур (80-350С). Образование покрытий при осаждении проходит в несколько стадий: образование в плазме радикалов и ионов, адсорбция на поверхности и перегруппировка адсорбированных атомов. Плазмохимия, как метод создания пленок, обеспечивает высокую адгезию и химическую чистоту продукта, осаждаемого из газовой фазы, позволяет наносить однородные по составу и толщине покрытия на детали сложной конфигурации [2].

В настоящее время широко используется химическое осаждение в плазме высокой плотности (HDP-CVD), для которого, в частности, в качестве источника используется ВЧ-источник с индуктивной связью (ИСП / ICP). Индуктивно-связанная плазма представляет собой вид плазмы, возбуждаемой переменным магнитным полем при помощи индукционной катушки. Осаждение с источником индуктивно-связанной плазмы дает возможность существенно понизить температуру процесса по сравнению с PECVD технологией — позволяет получать слои высококачественных диэлектриков при температуре подложки вплоть до комнатной. Применение: напыление диэлектриков SiO2, Si3N4, и др. при производстве электронных приборов и схем.

Библиографический список 1. Турцевич А.С, Наливайко О.Ю., «Процессы плазмохимического осаждения на установке «Изоплаз-2-150М»» // Вакуумная техника и технология.- 2005.- том 15, №4.- С.327-335.

2. Технология СБИС Т.2. / Под ред. С. Зи.— М.: Мир, 1986. [Pod red. S. Zi // Moscow. Mir. 1986] 3. Пиролиз углеводородного сырья/ [Т.Н. Мухина, Н.Л. Барабанов, С.Е. Бабаш и др.]. - М.: Химия, 1987. - 238с.

А. А. Ключенков, Н. А. Амелькович Журналисты нередко преподносят ARM архитектуру как нечто совершенно новое, что должно отодвинуть на задний план х86.

На самом деле ARM и х86, на базе которой построены процессоры Intel, AMD и VIA, устанавливаемые в ноутбуки и настольные ПК, практически ровесники. Первый чип х86 увидел свет в 1978 году. Проект ARM официально стартовал в 1983, но при этом базировался на разработках, которые велись практически одновременно с созданием х86.

Первые ARM впечатляли своим изяществом специалистов, но со своей относительной низкой производительностью не могли бы завоевать рынок, который требовал высоких скоростей и не обращал внимание на эффективность работы. Должны были сложиться определенные условия, чтобы популярность ARM резко пошла вверх.

В процессорной архитектуре x86, которую сейчас используют компании Intel и AMD, применяется набор команд CISC (Complex Instruction Set Computer), хоть и не в чистом виде. Так, большое количество сложных по своей структуре команд, что долгое время было отличительной чертой CISC, сначала декодируются в простые, и только затем обрабатываются. В ARM процессорах используется набор команд RISC (Restricted reduced Instruction Set Computer). В которох быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — короче.

Экспериментируя с различными компиляторами и процессорами с микрокодной реализацией, инженеры заметили, что в некоторых случаях последовательности простых команд выполнялись быстрее, чем одна сложная операция. Было решено создать архитектуру, которая предполагала бы работу с ограниченным набором простейших инструкций, декодирование и выполнение которых занимало бы минимум времени.

Один из первых проектов RISC-процессоров был реализован группой студентов и преподавателей из Университета Беркли в 1981 году. Как раз в это время британская компания Acorn столкнулась с вызовом времени. Она выпускала весьма популярные на Туманном Альбионе образовательные компьютеры BBC Micro на базе процессора 6502. Но вскоре эти домашние ПК стали проигрывать более совершенным машинам. Acorn рисковала потерять рынок. Инженеры компании, познакомившись со студенческими работами по RISC-процессорам, решили, что справиться с созданием собственного чипа будет достаточно просто. В 1983 году стартовал проект Acorn RISC Machine, который позднее превратился в ARM. Через три года был выпущен первый процессор.

Архитектура х86 позиционируется как более универсальная с точки зрения посильных ей задач, включая даже столь ресурсоемкие, как редактирование фотографий, музыки и видео, а также шифрование и сжатие данных. В свою очередь архитектура ARM «выезжает» за счет крайне низкого энергопотребления и в целом-то достаточной производительности для важнейших на сегодня целей: прорисовки веб-страниц и воспроизведения медиaконтента.

Первый ARM процессор был крайне простым. Первые чипы ARM даже были лишены команд умножения и деления, которые представлялись набором более простых инструкций. Другой особенностью чипов стали принципы работы с памятью: все операции с данными могли осуществляться только в регистрах. При этом процессор работал с так называемым регистровым окном, то есть мог обращаться лишь к части из всех доступных регистров, которые были в основном универсальными, а их работа зависела от режима, в котором находился процессор. Это позволило в самых первых версиях ARM отказаться от кэша.

Кроме того, упрощая наборы команд, разработчики архитектуры смогли обойтись без ряда других блоков. Например, в первых ARM начисто отсутствовал микрокод, а также модуль выполнения операций с плавающей запятой – FPU. Общее число транзисторов в первом ARM составляло 30 000.

В аналогичных х86 их было в несколько раз, а то и на порядок больше. Дополнительная экономия энергии достигается за счет условного выполнения команд. То есть та или иная операция будет выполнена, если в регистре есть соответствующий факт. Это помогает процессору избежать «лишних телодвижений». Все инструкции выполняются последовательно. В результате ARM потерял в производительности, но не существенно, при этом значительно выиграл в энергопотреблении, по сравнению с x86.

Основные принципы построения архитектуры остаются теми же, что и в первых ARM: работа с данными только в регистрах, сокращенный набор команд, минимум дополнительных модулей. Все это обеспечивает архитектуре низкое энергопотребление при относительно высокой производительности.

С целью ее увеличения ARM в течение последних лет внедрила несколько дополнительных наборов инструкций. Наряду с классической ARM, существуют Thumb, Thumb 2, Jazelle. Последняя предназначена для ускорения выполнения Java-кода.

ARM-архитектура – это менее производительная архитектура, чем x86, но в значительной степени превосходящая ее по энергопотреблению, что позволяет использовать ее во многих сферах.

Тонкопленочные солнечные элементы с высоким КПД Исследователи из IBM Research сообщили о разработке прототипа тонкопленочной солнечной батареи с самым высоким в мире КПД среди используемых на Земле. По словам ученых из IBM Research, Теодора Тодорова и Дэвида Митци, им в сотрудничестве с компаниями Solar Frontier, Del Solar и Tokyo Ohka Kogyo удалось добиться самого высокого коэффициента полезного действия солнечных батарей. В опубликованной в издании Advanced Energy Materials статье говорится, что новая фотоэлектрическая панель способна в реальном использовании преобразовывать в электричество 11,1% солнечной энергии, в то время как существующие сейчас на рынке панели имеют аналогичный показатель от 2 до 7%. В прошлом году этими же учеными и инженерами был достигнут КПД солнечных батарей в 10,1%. Дело в том, что в спутниках и на международных космических станциях используются космические панели, КПД которых выше 11%. Но они могут использоваться только в космических условиях. Плюс, они изготавливаются на основе драгоценных металлов и вследствие этого имеют очень высокую стоимость. Хотя, первая причина, почему более продуктивные существующие батареи не используются на Земле (отсутствие подходящих условий), имеет больший вес.

Все солнечные панели устроены схожим образом. Они преобразуют солнечный свет, который попадает на них. Или, если быть точнее, преобразуют энергию световых фотонов в электричество. Единственное отличие одной панели от другой заключается в том, насколько эффективно она совершает данную операцию: чем больше КПД, тем меньше необходимая площадь, и, следовательно, ниже стоимость.

Открытие исследователей из IBM Research представляет собой тонкопленочные солнечные батареи, изготавливаемые на основе меди, цинка, олова и селена (совместно обозначаемые CZTS). Помимо того, что элементы менее подвержены падению КПД при росте температуры, по сегодняшним меркам они имеют довольно дешевую стоимость (при сравнении с индием и галлием, используемыми в предыдущих CIGS-панелях, которые заменены на медь и цинк).

Новые тонкопленочные солнечные батареи от IBM Research пока испытываются в лабораторных условиях. Но разработчики надеются, что уже скоро новые фотоэлектрические панели можно будет пускать в массовое производство, и на их основе создавать солнечные фермы, которые могут стать безопасной альтернативой атомным станциям и вырабатывать тераватты мощности. Солнечная энергия со временем сможет обеспечивать электричеством целые мегаполисы, поэтому важно уже сейчас начать применять альтернативные источники энергии.

Обслуживание лазера в CD-DVD проигрывателях В докладе расматривается обслуживание лазера в CD – DVD проигрывателях. Что делать, если аудио система перестала читать CD-диски? Попадание грязи на оптику лазера является наиболее распространенной причиной прекращения нормальной работы CD-проигрывателя: аппарат "заикается", не "распознает" или не раскручивает диски. Как грязь попадает на оптику лазера? Блок CDпроигрывателя в наиболее распространенных сериях, расположен в верхней части аппарата, в непосредственной близости от вентиляционных отверстий. Это делает оптику лазера уязвимой для пыли, которая заносится, либо из внешней среды комнатным воздухом, либо внутренними воздушными потоками. Очень не "любят" лазеры курение около аппарата - смолы, содержащиеся в сигаретном дыме, оседают на оптике и удалить их очень сложно. А любознательные тараканы, по непонятной причине, обожают забираться внутрь лазера. Если таракан крупный, то он не может развернуться внутри – тесно. А "заднего хода" таракан делать не умеет. Отсутствие пищи, медленно поджаривающий лазерный луч делают свое дело и в скором времени любопытное насекомое гибнет.

А проигрыватель отказывается работать. Прежде, чем приступить к ремонту, посмотрим на схематичное устройство лазера.

Лазер на техническом английском носит название pick-up assy. Это достаточно сложное устройство, состоящее из полупроводникового лазера (2), специальной призмы (4), фокусирующей линзы с механизмом коррекции (3) и панелью с фотодиодами (1). Луч лазера (красная стрелка), отражается от призмы проходит сквозь фокусирующую линзу и падает на диск (5). Отразившись от диска, луч (зеленая стрелка) возвращается, проходит сквозь призму и падает на считывающие фотодиоды. Как видите, загрязнение линзы или призмы вдвойне ухудшают прохождение луча, так как два раза оказываются на его пути. Как чистить лазер? Хорошо виден "глазок" фокусирующей линзы.

Черная поверхность вокруг линзы – пластмассовая крышечка, предохраняющая внутреннее устройство лазера от внешних воздействий. Загрязнение фокусировочной линзы самое частая и простая неисправность. Пыль лучше всего сдуть с поверности линзы. Но, конечно, не просто дуйте на него этим вы только еще больше загрязните его. Профессионалы используют специальные аэрозольные баллончики со сжатым очищенным воздухом. От головки баллончика отходит тонкая пластиковая трубочка, позволяющая направить воздух в нужное место. Для очистки лазера направьте трубочку на линзу и "подуйте" на лазер в течение 1-2 секунд.

Поверхность линзы можно очистить и ватной гигиенической палочкой. Если загрязнение сильное, то можно воспользоваться этиловым спиртом. Не нажимайте сильно – этим вы сотрете специальный просветляющий слой на поверхности линзы. Да и механизм подвески линзы очень деликатный, нажатием его можно повредить. ВНИМАНИЕ: ни в коем случае не используйте ацетон - линза сделана из пластмассы и вы безнадежно испортите ее. Если очистка поверхности линзы не помогла, то, вероятно, пыль попала внутрь лазера, на поверхность призмы. Это более сложное загрязнение, но и с ним можно справиться. Но для этого придется разобрать лазер. Отжав защипы, снимите предохранительную крышечку и вы увидите следующее: Сложное сооружение около линзы – специальная электромагнитная подвеска. Она является частью системы автоматической фокусировки луча. При воспроизведении, электромагнит непрерывно корректирует положение линзы, поддерживая постоянным расстояние между линзой и диском. Это необходимо, поскольку при вращении диск совершает значительные колебания в вертикальной плоскости, и без системы автоматической фокусировки нормальная работа проигрывателя CD была бы просто невозможна. Первый способ очистки призмы:

простой. Подведите трубочку к зазору между линзой и корпусом и несколько раз, короткими "очередями" продуйте призму. Долго дуть нельзя, так как сжатый воздух, выходя из баллона,охлаждается и, тем самым, также охлаждается и призма. При этом, возможна конденсация влаги из воздуха комнатной температуры на поверхности призмы. После высыхания капелек воды, образуются разводы грязи, отмыть которые будет очень сложно. Такой способ позволяет очистить пыль, осевшую на призме, но при более серьезных загрязнениях всопользуйтесь вторым способом. Второй способ:

требущий аккуратности. Так же, как и в первом способе, снимите пластмассовую крышку. Под ней можно увидеть два маленьких винтика. Нанесите тонкие риски на металлическую рамку, сквозь которую проходят винты и на металлическое основание на корпусе лазера. Это позволит при обратной сборке правильно установить линзу на место. А это очень важно, иначе будет нарушена оптическая ось.

Отвинтите винты, и снимите фокусирующую линзу. Возможно, рядом с винтами будут нанесены капельки клея - аккуратно срежьте их острым скальпелем. В шахте под линзой и стоит призма. Надо аккуратно протереть ее поверхность. Здесь есть небольшая сложность. Призма, как вы помните, расположена под наклоном 45 градусов, и обычная ватная палочка оказывается слишком толстой. Ей можно очистить лишь центр призмы. Чтобы удалить пыль с углов призмы необходим более тонкий инструмент. Фирма Aiwa поставляет в сервис-центры специальные, более миниатюрные палочки. В домашних условиях можно взять спичку, остругать её и намотать на кончик немного ваты. Главное - не поцарапать поверхность призмы и проследить за тем, чтобы внутри лазера не осталось ваты.

Несколькими движениями протрите призму. Соберите лазер обратно, точно совместив нанесенные ранее риски. ВНИМАНИЕ: избегайте резких движений. Соединительный шлейф, между электромагнитами линзы и лазером можно оборвать неосторожным движением. Если после проведения указанных операций CD-проигрыватель не начнет работать, то скорее всего либо лазер уже не подлежит восстановлению, либо неисправность заключается в другом. Одним из возможных вариантов выхода из строя лазера является его перегрев восходящими потоками теплого воздуха от радиаторов элементов усилителя и блока питания.

Исследование элементов и узлов ЭВМ с помощью программных средств Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Известны программные пакеты EWB, MicroCap, AltiumDesigner, P-CAD, Tasking, Multisim и др.

Наиболее часто используется на практике программный пакет EWB и его модификации Proteus, ISIS.

С помощью элементов ISIS можно моделировать различные схемы и запускать их. При запуске видны все изменения в цепи схемы и выводимый ответ. Изменяя начальные данные можно проанализировать (получить) все комбинации результатов.

Однако если сам пакет русифицирован, то библиотека не содержит русифицированных элементов. Все попытки, анализируя данные из интернета, установить русифицированную базу элементов и узлов ЭВМ не удается, так как нет их электронных моделей функционирования в русифицированной базе. Поиск этих моделей в библиотеке программы ISIS занимает продолжительное время учебного процесса. Поэтому нами предложен каталог русифицированных элементов с указанием их номеров в библиотеке пакета ISIS. Этот каталог содержит два раздела. Первый из них представлен в виде таблицы элементов ЭВМ по стандартам ГОСТ и ANSI. Второй раздел состоит из принципиальных схем электронных моделей, созданных с помощью программы ISIS.

Основная цель создания каталога – повышение эффективности учебного процесса, включая:

• сокращение времени для создания электронных моделей заданных элементов и узлов ЭВМ в ходе выполнения практических, лабораторных и курсовых работ;

• приобретение навыков использования не руссифицированнх баз данных в программных пакетах пректирования;

• сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Приведем примеры:

Элементы И, ИЛИ в ГОСТ и ANSI Элемент Код элемента в ISIS Количество входов Количество выходов изображение Источники информации:

1) Программный пакет ISIS.

2) УМК по дисциплине О и Ф ЭВМ.

«МОП-транзистор с поликремниевым затвором»

МОП-транзистор – полупроводниковый прибор, широко используемый в современной электронной аппаратуре. Существует множество различных исполнений транзисторов, однако наиболее простой и распространенной является МОП-структура с самосовмещенным поликремниевым затвором.

Такой транзистор, во-первых, прост в изготовлении, позволяя сократить количество технологических операций и, следовательно, сократить затраты на изготовление прибора во-вторых, может использоваться в большом количестве различных электронных схем.

Для создания приборов различного назначения технология поликремниевого затвора может оказаться недостаточной и устаревшей, поэтому, для расширения номенклатуры производимых изделий используются различные модификации прибора, направленные как на улучшение электрических параметров, так и на уменьшение геометрических размеров. Так пролегированный германием поликремний имеет меньшее сопротивление, чем чистые пленки поликремния. Для изменения работы выхода проводят также легирование кислородом, фосфором, мышьяком.

Компьютерное средство обучения «МОП-транзистор с поликремниевым затвором» представляет собой компьютерную анимацию работы и принципа действия МОП-транзистора.

При создании транзистора использовалась программа Adobe Professional Flash CS6.

Программа позволяет наглядно показать этапы создания МОП-транзистора учащимся. Каждый этап или операция сопровождается кратким описанием процесса, анимацией процесса. Программа, при необходимости, позволяет приостановить процесс создания новых слоев транзистора.

В анимации принципа работы показана зависимость тока сток-исток от напряжения на затворе, имеется динамическая вольт-амперная характеристика, изменяющаяся при увеличении напряжения на затворе. Как и в части создания транзистора, программа позволяет приостановить процесс увеличения напряжения на затворе.

Помимо принципа работы и этапов создания транзистора, в программе есть вольт-амперная характеристика с указанием всех составляющих токов и напряжений.

Для контроля знаний используется тест, состоящий из набора вопросов по теме с разными вариантами ответов. После прохождения теста показывается количество правильных ответов и рекомендуемая оценка для учащегося.

Использование автоматизированных систем Радиотехнические устройства являются предметом изучения учащихся радиотехнического профиля. Их изучение позволяет понять принципы функционирования каналов радиосвязи, линейные электрические цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами, методы анализа и расчета нелинейных электрических цепей, физические основы излучения и распространения радиоволн всех диапазонов и их свойства, технические характеристики и параметры различных типов антенн, основные законы и свойства электромагнитных волн, особенности конструкций, принципов функционирования фидеров, элементов волновой техники.

Об основах радиотехники, позволяющих понять принципы функционирования радиотехнических устройств различного назначения учащиеся узнают из курса «Радиотехника». Дисциплина является базовой для изучения по специальности «Проектирование и производства РЭС». Она связана с разработкой устройств и систем, обеспечивающих преобразование и передачу полезной информации и ее извлечение из электромагнитных волн.

Для лучшего усвоения материала учащимися рекомендуется использовать в процессе обучения программы-симуляторы. Они отображают процессы, происходящие в цепях, отдельных контурах и узлах. Существует множество программ-симуляторов: OrCad, MATLAB, Micro-Cap, Multisim, FEMM, Proteus и др.

Для изучения режимов работы аналоговых, цифровых и смешанных (аналого-цифровых) устройств в данном курсе используется программа Micro-Cap.

Данная программа позволяет для аналоговых схем Micro-Cap рассчитывать узловые потенциалы, токи ветвей, мощности, рассеиваемые компонентами, магнитные характеристики сердечника, а также определяет состояние полупроводниковых приборов (отсечка, насыщение, линейный режим). Кроме этого, программа позволяет моделировать неэлектрические воздействия (например, при наличии в схеме фотодиода), но для этого мы используем специальные приемы, фактически заменяя неэлектрические воздействия электрическими.

С помощью программы Micro-Cap учащийся на лабораторных занятиях строит АЧХ и ФЧХ, а также графики сложных зависимостей (например, амплитуды пульсаций на выходе стабилизатора напряжения от емкости фильтра), выполняет гармонический анализ сигналов, производит расчет нелинейных и интермодуляционных искажений, проводит обычные математические вычисления по формулам, заданным в текстовом окне.

При моделировании схемы возможен многовариантный и статистический анализ. Это дает возможность посмотреть, как будет себя вести схема при всех допустимых отклонениях параметров компонентов от номинальных значений, а также выявить наличие аварийных режимов при какомлибо сочетании отклонений параметров.

Для цифровых схем программа рассчитывает цифровые состояния в узлах схемы и временные задержки.

Результаты расчетов выводятся в виде графиков в одном или нескольких графических окнах. Кроме того, для формирования отчета по лабораторным работам программа позволяет выводить расчетные данные). Значения потенциалов узлов и токи компонентов выводятся непосредственно на схему.

Однако данная программа имеет ряд недостатков:

- не может анализировать работу схем, содержащих микропроцессоры (микроконтроллеры) и ПЗУ;

- не может осуществлять трассировку печатных плат, - не может анализировать надежность и проводить расчет тепловых режимов.

Поскольку Micro-Cap содержит графический редактор, то его можно использовать для рисования принципиальных схем. Программа также позволяет создавать и редактировать условные графические обозначения компонентов. Кроме того, раздел Model позволяет вычислять параметры моделей полупроводниковых приборов и магнитных сердечников по справочным характеристикам Широко применяется в учебном процессе для выполнения лабораторных работ симулятор Multisim (electronics workbench), который является мощной программой в сфере моделирования и расчета электрических (электронных) схем устройств на цифровых и аналоговых компонентах. В ней содержится большой набор инструментария и библиотек элементов для работы. Это виртуальные тестеры, генераторы, осциллографы, готовые модели электротехнических деталей и т.д. Программное обеспечение полностью совместимо с программами CAD и PCB-дизайна.

Измерить переменный или постоянный ток или напряжение, сопротивление или затухания между двумя узлами схемы помогает инструмент мультиметр. Диапазон измерений мультиметра в ходе выполнения работы подбирается автоматически, а его внутреннее сопротивление и ток близки к идеальным значениям, однако их можно изменять.

Генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы при выполнении лабораторных работ учащимся помогает вкладка программы «Генератор сигналов», в которой учащийся может изменить форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон такого генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотами от нескольких герц до аудио и радиочастотных.

При помощи инструмента Multisim «Осциллограф» учащийся устанавливает параметры временной развертки и напряжения, а также выбирает тип и уровень запуска измерений. Примечательно то, что программа содержит несколько модификаций осциллографов, что позволяет учащимся при выполнении работ управлять ими как настоящими.

При анализе свойств полосовых фильтров очень удобно использовать «Построитель частотных характеристик (Боде Плоттер)», который отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигналов.

А для отображения результатов моделирования учащиеся используют такой пакет Multisim, как Postprocessor и Grapher, где строят необходимые графики после проведенного анализа.

Однако, если учащийся хочет не только отследить работоспособность устройства, но и разработать для него печатные платы, Multisim іспользовать нецелесообразно. Данная проблема решается при помощи симулятора Proteus.

Отличительной чертой пакета Proteus VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч.

В данной программе учащиеся смогут найти необходимые для разработки устройства измерительные приборы: генераторы сигналов, осциллографы, анализатор шины, которые при необходимости помогут быстро отладить программу для микроконтроллеров.

Примечательной особенностью является то, что в пакете Proteus ARES учащиеся могут не только выполнить трассировку печатной платы, но и увидеть её 3D-модель, что позволит оценить своё устройство ещё на стадии разработки.

Таким образом, внедрение автоматизированных систем в курс дисциплины «Радиотехника» способствует лучшему усвоению пройденного материала, приобретению навыков в построении графиков и расчета нелинейных цепей. Программы-симуляторы позволяют отслеживать поведение электрических цепей при изменении их параметров, что способствует лучшему понимаю принципа работы схем и их отдельных составляющих.

Сравнение характеристик ЭЛТ, ЖКИ и плазменных индикаторов В докладе рассматриваются различные виды индикаторов, приводятся их сравнительные характеристики.

Начнём с известных всем кинескопов на Электронно-Лучевой Трубке:

Для того, чтобы создать электронный луч, применяется устройство, именуемое электронной пушкой:

катод, нагреваемый нитью накала, испускает электроны Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения Покинув пушку, электроны ускоряются анодом представляющем собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединённое с одноимённым электродом пушки Продолжим Жидкокристаллическим дисплеем:

Это плоский дисплей на основе жидких кристаллов.

Полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления.

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из трёх ячеек с цветными фильтрами, каждая из которых управляется прозрачным тонкоплёночным транзистором.

Это означает, например, что у дисплея, имеющего разрешение 1280x1024, существует ровно 3840x1024 транзистора Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь ЖК-матрица состоит из ЖК-молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых перпендикулярны. Если бы жидких кристаллов не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, полностью блокировался бы вторым фильтром.

Молекулы ЖК в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру, делающую ячейку прозрачной.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности (яркости).

Чтобы ЖК-система не деградировала, применяется переменный ток.

А теперь о Плазменных панелях:

Технология основана на тех же прозрачных полированных пластинах с множеством прозрачных электродов, однако вместо слоя жидких кристаллов задействован инертный газ, например, неон, ксенон, аргон. Внутри каждой из ячеек содержится люминофор. Ячейки являются изолированными. Перегородки не пропускают свет ультрафиолетовых излучений соседних ячеек. Благодаря этому даже при значительном постороннем освещении, создается высокий контраст.

Принцип действия заключается в следующем: при подаче напряжения на электроды отдельной ячейки, происходит разряд. Вследствие чего, плазма газового разряда начинает давать излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Оно обретает краски за счет люминофора. В технологии плазменных панелей каждая ячейка – это источник света, поэтому лампы подсветки не требуется, т.е. По сути каждый пиксель – отдельная лампа.

Теперь о взаимных плюсах и минусах этих трёх видов дисплеев:

Ограничение по раз- Технологически ограничен Выпускаются модели 15- Не могут быть меньше 32", Угол обзора (по контрасту) свыше 150 (по контрасту) от Разрешение Поддерживаются различные Одно разрешение с фик- Одно разрешение с фиксиразреше-ния. При всех под- сированным размером пик- рованным размером пикседерживаемых разреше-ниях селей. Оптимально можно лей. Оптимально можно исмонитор можно использо- использовать только в этом пользовать только в этом Частота Только при частотах свыше Оптимальная частота 60 Гц, 600 Гц — всё хорошо.

вертикальной 75 Гц от-сутствует явно чего дос-таточно для Входной сигнал только аналоговый аналоговый или цифровой аналоговый или цифровой Точность Поддерживается True Color Поддерживается True Color Поддерживается True Color Однородность часто изображение ярче в часто изображение ярче по Изображение однородно Время инерции пренебрежительно мало от 20 до 30 мсек. пренебрежительно мало Излучения Всегда присутствует элек- Практически никаких тромагнитное излучение, опасных электромагнитных Размеры/вес тяжелая конструкция, плоский дизайн, малый вес плоский дизайн, малый вес