模擬電子技術(shù)是電子技術(shù)的一個方面,同樣也是一門具有基礎(chǔ)性意義的神奇領(lǐng)域?qū)W科。在這一領(lǐng)域內(nèi),物理、信息工程、電氣工程、自動化控制工程等各門學(xué)科都可以得到良好的結(jié)合和應(yīng)用,并保持旺盛持久的生命力。
模擬電子技術(shù)概念
在計算機理論和應(yīng)用中,最重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科是模擬電子技術(shù),該學(xué)科的研究對象是處理仿真信號的模擬電路。
其關(guān)鍵電子器件是半導(dǎo)體二極管和三極管,以及場效應(yīng)管,主要研究方向為運算放大電路、信號運算和處理電路、功率放大電路、電源穩(wěn)壓電路、反饋放大電路、信號產(chǎn)生電路等方面。模擬電子技術(shù)為計算機應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ),在電力技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)得到了高度的關(guān)注。
因此,學(xué)習(xí)這門學(xué)科,不僅可以廣泛的打下學(xué)習(xí)各種學(xué)科的基礎(chǔ),同時也可以培養(yǎng)我們分析和解決現(xiàn)實生活中很多問題。因此,當(dāng)今的模擬電子技術(shù),早已不再只是一門單純性的學(xué)科,而是一門充滿人類智慧的基礎(chǔ)理論性學(xué)科。而充滿科學(xué)思想甚至哲學(xué)概念的基礎(chǔ)性學(xué)科,往往也是集結(jié)許多學(xué)科的基礎(chǔ)理論。
模擬電子技術(shù)的發(fā)展
19世紀(jì)末20世紀(jì)初,模擬電子技術(shù)作為一門新興技術(shù),在世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)展起來。特別是在上世紀(jì)初,模擬電子技術(shù)成為了近代科學(xué)發(fā)展最重要的標(biāo)志。本世紀(jì),人們進入了以互聯(lián)網(wǎng)和計算機為代表的信息化時代,模擬電子技術(shù)發(fā)展獲得了空前的成功,廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活的方方面面??梢赃@樣說,離開了模擬電子技術(shù),人們的生活將寸步難行。
模擬電子技術(shù)的發(fā)展,很大程度上,可以以基本器件的發(fā)展作為其標(biāo)志。1904年,第一至電子管問世;上世紀(jì)40年代末,第一只三極管被研制成功;1958年,第一塊集成電路研制成功。集成電路現(xiàn)如今正向大規(guī)模和超大規(guī)模集成化方向發(fā)展,使電子產(chǎn)品朝著高精度、智能化、低消耗方向穩(wěn)步發(fā)展。模擬電子技術(shù)基本器件的發(fā)展可劃分為兩個階段。
一、分立元件階段(1905年一1959年)
在分立元件階段,真空電子管和半導(dǎo)體晶體管得到了迅猛發(fā)展。
1、電子管時代:
1905年-1948年,電子技術(shù)經(jīng)歷了電子管時代,為現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展奠定了關(guān)鍵因素。
1906年,第一只極管研制成功;1912年,高空電子管被研制成功;1917年,研制成功了濾波器;1934年,回旋加速器被研制出來;1940年,研制成功了模擬電子計算機;1947年,晶體管被發(fā)明成功。
2、晶體管時代:
1948年-1959年,電子技術(shù)經(jīng)歷了晶體管時代,標(biāo)志著宇宙空間技術(shù)的探索正式開始。
1947年,點接觸型晶體管被研制成功;1948年,第一臺能夠存儲程序的計算機由貝爾實驗室發(fā)明;1950年,發(fā)明了磁心存儲器;1954年,單晶硅和太陽能電池被研制成功;1958年,發(fā)明了世界首個集成電路。
二、集成電路階段(1959年至今)
隨著集成電路的被研制成功,其發(fā)展也經(jīng)歷了南小型集成電路到大型集成電路,再到超大型集成電路的發(fā)展過程。有數(shù)據(jù)顯示,每過兩年,集成電路的集成度將提高接近3倍,同時,集成電路中的元器件的尺寸也在不斷減小,正在向亞微米和深亞微米方向穩(wěn)步發(fā)展,下表為集成電路發(fā)展史。
集成電路技術(shù)的發(fā)展史中,其標(biāo)志是集成電路芯片技術(shù)的迅速發(fā)展,主要包括微控制芯片(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、可編程邏輯器件(PLD)和大規(guī)模存儲芯片(RAM/ROM),這些集成電路芯片的發(fā)展,為現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
模擬電子技術(shù)應(yīng)用原理
模擬電子技術(shù)的研究對象是處理仿真的模擬電路。電子技術(shù)的基礎(chǔ)是模擬電子技術(shù),廣泛應(yīng)用于功率放大、模揚反饋、信號放大、調(diào)制解調(diào)電路、混頻、整流穩(wěn)壓等領(lǐng)域。比如,在高頻發(fā)射機和Hi-Fi音箱,就是模擬電子技術(shù)成功應(yīng)用的成果。
功率和電壓是模擬電子技術(shù)中最重要的兩個指標(biāo)。過去,混合集成電路基本采用的是CMOS工藝,而現(xiàn)在,集成電路中的基本元件制造工藝正逐漸向高壓BCD工藝方向發(fā)展,在如何提高功率、減少導(dǎo)通電阻、增大耐壓等方面,都得到了突破性的進展。
模擬電子技術(shù)不僅適用于生活的方方面面,更高效實用的在幫助我們的生活。在自動化技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中,自動化的實現(xiàn)過程不僅包含最基本最重要的自動控制,同樣也會按照某個物理量的變化自動動作。通過這些自動控制的電路,模擬電子技術(shù)不僅可以在生產(chǎn)生活中真正實現(xiàn)過程自動化、管理自動化,更可以在所研究的自動控制電路中由最基本的電子元件晶體管組成。
在面對無觸點式的開關(guān)時,其所研究的問題中什么樣的方法和電路產(chǎn)生、變換、傳遞、放大和測量等各種信號,幾乎都是由大多數(shù)開關(guān)中的二極管或三極管制成的,而二極管所具有的導(dǎo)電性都可以當(dāng)作正向電壓,導(dǎo)通二極管。因此,在利用各種生活狀態(tài)時,很多電源電壓早已經(jīng)聚集到了放大狀態(tài)。
從某些方面來說,無觸點式的開關(guān)其實就是晶體組成的、可以用于微弱控制電流或者無觸點的控制。但晶體管繼電器同時也有抗干擾性能差、易受溫度變換影響、參數(shù)穩(wěn)定性能較差等原因,不斷彌補自身的不足,并將這些不足之處都一一補足并結(jié)合使用。
隨著科技的發(fā)展,自動化在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越趨于集成化,而電子技術(shù)的發(fā)展也會直接影響到自動控制的發(fā)展。
模擬電子技術(shù)的應(yīng)用
模擬電子技術(shù)的快速發(fā)展,推動了各行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)進步。
1、推動了計算機技術(shù)的不斷進步
模擬電子技術(shù)的進步推動了電子計算機技術(shù)的不斷進步。自1946年美國第一臺電子計算機研制成功后,伴隨模擬電子技術(shù)基本器件的更新?lián)Q代,計算機技術(shù)也經(jīng)歷了電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機和大規(guī)模集成電路計算機等四個階段。
隨著大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路的加速發(fā)展,計算機技術(shù)正向著微型化不斷進步。
2、促進了模擬電視的快速發(fā)展
上世紀(jì)60年代,北京飯店采用了閉路電視系統(tǒng),是我國有線電視系統(tǒng)的開端。80年代末,同軸電纜被微波多路分配系統(tǒng)與調(diào)幅光纖所取代,用于干線傳輸技術(shù),使我國的有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展更為合理。90年代初,我國形成了規(guī)模完善、基本覆蓋全國的有線電視網(wǎng)絡(luò)。
伴隨模擬電子技術(shù)進步,模擬電視的發(fā)展也步人快車道,我國有線電視用戶數(shù)已躍居世界第一。模擬電視是目前我國媒體傳播最主要的方式,促進了國家經(jīng)濟的持續(xù)增長,目前,我國模擬電視技術(shù)正朝著數(shù)字化、功能化和產(chǎn)業(yè)化的方向不斷發(fā)展。
3、加快了電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代
隨著模擬技術(shù)的不斷進步,音視頻類、保健類、游戲類等消費電子產(chǎn)品得到了快速發(fā)展。音視頻類電子產(chǎn)品的輸入和輸出都是模擬信號,因此,應(yīng)該用模擬接人方式,對信號進行數(shù)字化處理,再轉(zhuǎn)回模擬量的方式,便于為人所感知。
此外,由于人所能感知的外部信息都是模擬信號,并且,大自然的外部信息也基本是以模擬量而存在的,所以,在保健類和游戲類等電子產(chǎn)品,廣泛采用了新式加速度測量芯片,提高了電子產(chǎn)品的技術(shù)含量。
模擬電子技術(shù)的展望
有關(guān)模擬電子技術(shù)的目前發(fā)展?fàn)顩r,其實我國目前集成電路發(fā)展已經(jīng)達到了一個相當(dāng)高的水平。舉例來說,世界上最小的芯片僅有不到手指寬大,然而集成度卻已經(jīng)達到了令人難以想象的水平。
隨著納米技術(shù)的發(fā)展,電路的集成度終將達到一個極限,并隨著納米電子的不斷發(fā)展逐漸實現(xiàn)了巨大的進步。而我國目前所使用的光纖通信便跟電子學(xué)息息相關(guān),這種通信技術(shù)不僅有著通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、無輻射、難以竊聽、抗電磁感染性能差等優(yōu)點,且通信質(zhì)量都是無線電通信怎么也無法比擬的。
模擬電子技術(shù)的納米電子技術(shù),遲早會給人們帶來巨大的產(chǎn)業(yè)革命,并推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動整個人類社會的巨大進步。模擬電子技術(shù)雖然發(fā)展的歷史不夠長,但應(yīng)用的領(lǐng)域卻十分廣泛。其所代表的現(xiàn)代化社會重要標(biāo)志,早已成為人類探索的宏觀世界和微觀世界的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。
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