lõpus võeti mehaanilised arvutusmasinad aritmomeetrid laialdaselt kasutusele. II maailmasõja ajal leiutati elektronarvutid. Esimesi selliseid oli USA-s 1943 - 46 ehitatud ENIAC, mis oli mõeldud suurtükimürskude lennutee arvutamiseks. Edaspidi hakati nendega tegema igasuguseid arvutusi. Elektronarvutis kujutavad arve elektriimpulsside kombinatsioonid. Tehted toimuvad elektroonikalülitustes. Lülitused sisaldasid algul elektronlampe, hiljem on need asendatud pooljuhtseadistega transistoridega ja integraallülitustega. Viimastes on ühte umbes 5x5 mm suurusesse ränikristalli vormitud tuhandeid takisteid, kondensaatoreid, dioode, transistore ja elektrilisi ühendusi. Protsessoris toimuvad arvutustehted ja muud operatsioonid. Andmeid säilitatakse põhimälus tillukeste magnetsüdamike olekuna või pooljuhtlülitustes olevate elektrilaengutena. Välismälu moodustavad magnetlint-mäluseadmed, milles andmed on jäädvustatud magnetlindile umbes
üha rohkem komponente välja vahetama paremate vastu (nt vaakumtorud transistoride vastu), arvutid muutusid kommertsiaalsemaks, tekkisid esimesed tänapäeva infotehnoloogia tööriistad (programmeerimiskeeled, andmebaasid, operatsioonisüsteeemid, internet). Eestvaade mõningatele vaakumtorudele, mida ENIAC kasutas. Hiljem asendati need tunduvalt töökindlamate ja väiksemate komponentidega transistoridega Maakera elanikkonna tekitatud ja kasutatud informatsiooni hulk kasvab tohutul kiirusel kogu aeg. Alates kirjutus- ja paljundusmasinatest kuni arvutivõrkudeni ja andmebaasideni on kõik need seadmed aidanud tõhustada informatsiooni salvestamise protsesse ja teistele täpsel kujul edastamist. 1980. aastatest peale on odavate arvutite ja telekommunikatsioonisüsteemide areng teinud juurdepääsu informatsioonile veelgi kiiremaks
Võrdluspingeks on mingisugune osa toitepingest, mis seadistatakse pingejaguriga. Olgu väljund algul positiivse väärtusega. Kui nüüd sisendsignaal kasvab ja saavutab võrdluspingest suurema väärtuse, siis toimub väljundi ümberlülitamine. Seetõttu muutub ka võrdlussignaali märk ja isegi kui sisendsignaal muutub esialgsest võrdlussignaalist väiksemaks, on uus võrdlussignaal piisavalt erinev, nii et ümberlülitamist ei toiu. 4. K-MOP loogika Komplementaarsete MOP transistoridega loogikalülitused. KMOP loogika kasutab kõrgendatud režiimis MOSFET-e transistoridena ja põhineb täiendavate MOP transistoride kasutamisel, et realiseerida loogikafunktsioone ilma, et elektrivoolu üldse tarvis oleks. 5. Multiplekser Multiplekser on kommutaator, millel on mitu sisendit ja üks väljund. Sisendid jagunevad infosisenditeks ja juhtsisenditeks. Vastavalt juhtsignaalile kommuteeritakse multipleksori väljundisse signaal ühest infosisendist.
11.TTL-loogika. Integraallülituste kiire arendamisega tekkis uusi probleeme ja neile proleemidele leiti ka pidevalt uusi lahendusi. Üks probleem DTL-I lülitustega oli, et integraallülituste kiibil võtab dioodi konstruktsioon sama palju ruumi kui transistori oma. Seetõttu oli eesmärgiks leida moodus, kuidas vältida vajadust suure hulga sisenddioodide järgi, leida midagi, mis asendaks korraga palju dioode. Kui kõik sisenddioodid asendati transistoridega, siis muutus integraallülituste füüsikaline konstruktsioon märksa efektiivsemaks. Erinevuseks DTL-ist on see, et sisendis kasutatakse mitme emitterilist transistori. 12.n-MOP-loogika. 13.CMOS (KMOP)-loogika. Paljud rakendused, eriti transporditavad, patareitoitega, vajavad, et energiavajadus oleks võimalikult minimeeritud. Et seda saavutada, selleks arendati välja KMOP (komplementaarne metalloksiid pooljuht) tehnoloogia
kommutatsioonitahvlil, millega loodi sobivad ühendused arvuti üksikute seadmete vahel. Arvutit kasutati peamiselt ballistilisteks arvutusteks st suurtükimürskude lennutee arvutamiseks. Ballistika rakendusmehaanika haru, mis käsitleb suurtükimürskude, kuulide, miinide, mittejuhitavate rakettide jt laskekehade liikumist. ENIACile järgnesid kiiresti teised ja täiuslikumad arvutid. 1950-60tel aastatel asendati kohmakad lambid kümneid kordi väiksemate transistoridega: vähenesid arvutite mõõtmed, suurenes aga nende jõudlus ja töökiirus. 60te lõpul ja 70tel aastail õpiti üksikuid transistore liitma üheks mikrolülituseks; need sisaldasid algul kümneid ja sadu, üsna pea aga tuhandeid ning isegi miljoneid transistore. Näiteks personaalarvuti südant - Inteli protsessorit Pentium saab mõõta sentimeetrites, kuid ta sisaldab endas 3,3 miljonit transistori, seega ligi 190 korda rohkem, kui oli elektronlampe kogu ENIACis kokku
tekib madalamatel sagedustel alla 500Hz teatav võimenduse langus kuid see on võimalik kompenseerida tämbri regulaatoriga. Magnet helipea Magnethelipea tunnusjooneks on enamvähem rõhtsirge st et väljundsignaal on nõela teraviku konstantse kiiruse korral sagedusest sõltumatu. Seepärast on sellel helipeal väljundisgnaali tingimatta tarvis sageduslikult korrigeerida. See signaal on väga nõrk, 2-5mV ja vajab umbes 100* võimendust. Transistoridega korrektsioon võimendi on joonisel 6.5A. Helitugevus ja stereo tasakaaluregulaatorid Helitugevus regulaator võimaldab valida sobiva heli põhiliselt selleks ,et muuta takistit pinge jagurina potensiomeeter lülituses. Helitugevusgeneraatori kavandamisel tuleb pidada silmas kaht kuulmisfüsioloogilist omadust: Talutav helivaljudus on tekitavast füüsikalisest helirõhust ja sellega võrdelisest helitugevusest logaritmilises sõltuvuses, st helirõhu tõusmisel heli
Säilitavad: ROM kiire, programmeeritakse mikroskeemide tootja juures valmistamise käigus, kasutaja muuta ei saa, lugemiseks PROM ühe korra programmeeritav dioodide läbipõletamine EPROM korduvalt programeeritav, ujupaisuga transistor, kustutamine UV-valgusega EEPROM ujupaisu laeng määratakse elektriliselt, kustutatakse info elektriväljaga Mittesäilitavad: SRAM kiire, kasutatakse registrites, realiseeritakse transistoridega kristalli pinnal DRAM aeglasem, põhimäludes, realiseeritakse kondensaatoritega, mis asuvad mitmekihiliselt kristalli pinnal Suvapöördus magnetmälu on säilitav mälu. XVII. Pooljuhtmälud /192-201/ Pooljuht RAMi mälud on valmistatud pooljuhtidest, kasutades mikroskeemide valmistamise tehnoloogiat. RAMi pooljuhtmälud jagunevad mittesäilivateks (info kaob,
kollektorpingega, mistõttu võimendi sisendi poolt väljundi suunas liikudes kasvab aste astmelt kollektorpinge ja väheneb astme väljatüürimisulatus. Probleemi vältimiseks võib astmete vahele panna pärisuunalisi dioode või vastusuunalisi stabilitrone. Olukorda lihtsustab komplementaartransistoridega (npn- ja pnp-transistorid vaheldumisi) lülitus (joon.6.6 c ja d). Joonis 6.6. Näiteid otsesidestuses transistoridega võimendusastmete kohta [3]. 6.4. Võimendusastmed väljatransistoride baasil Väljatransistoridega võimendusastmed sarnanevad põhiomaduste osas üldiselt bipolaartransistoridega võimendusastmetele. Ühise emitteriga lülitusele vastab väljatransistoride puhul ühise lättega lülitus, ühise kollektoriga lülitusele vastab ühise neeluga lülitus ja ühise baasiga lülitusele vastab ühise paisuga lülitus.
Teatud aja möödudes on vaja kujund uuesti joonistada. Probleemiks on naaber pixelite läbikostmine s.t. naabrid mõjutavad üksteist. Aktiivmaatrikskuvar LCD Parima tulemuse saab TFT (Thin Film Transistor) kuvaris (üks LCD alaliik) kus käsutatakse aktiivset maatriksit. Siin on analoogiliselt DRAMle iga pixeli juures suure mahtuvusega transistor mis teatud ajaks säilitab pixeli oleku. Tegemist on transistoridega mis on realiseeritud LCD maatriksil. Probleem on selles, et neid kilel realiseeritavaid transistore on värvi kuvaril kolm korda pikselite arv. Tehnoloogiliselt tähendab teatud arvu defektsete transistoride olemasolu, et kogu paneel on kõlbmatu. See teeb aga TFT kuvarid suhteliselt kalliks. Pildi kvaliteet on neil väga hea. Tihti on LCD kuvarite puuduseks aeglus, ebaselge kujund ja vajalik täpne vaatenurk.
CRT tüüpi monitor sisaldab elektronkiiretoru, milles elektronkiir joonistab kujutise ekraanile. Seda tüüpi monitori puudusteks on elektronkiire liikumisest tulenev värelus, kujutise teravuse sõltuvus heledusest ja kontrastsusest, kujutise geomeetria ja elektronkiirte kokkujooksu probleemid, suur voolutarve ja suured mõõtmed. Neid probleeme ei ole LCD tüüpi ekraaniga monitoridel, kus kujutis tekitatakse tagant valgustatud LCD-paneelile. Selle iga pikselit tüüritakse eraldi transistoridega, mis võimaldab juhtida vajaliku hulga valgust erinevatesse ekraanipunktidesse. LCD-monitori eelisteks on 100% sirgete servadega kujutis, täiesti lame ekraan, madal voolutarve ja väikesed mõõtmed ning digitaalse liidese ehk DVI (Digital Visual Interface) olemasolul, mis võimaldab arvuti graafikakaardist kanda digitaalse ekraanipildiinfo ilma muundamata otse ekraanile. Olulised tehnilised parameetrid LCD ekraanil on: Ekraani mõõtmed - pildi suhe näitab, kas
Suvapöördusmälud jagunevad pooljuht ja magnetmäludeks. Pooljuhtmälud säilitavateks ja mittesäilitavateks (toite kadumisel data kaob): Säilitavad: ROM kiire, kasutaja muuta ei saa, lugemiseks PROM ühe korra programmeeritav dioodide läbipõletamine EPROM korduvalt programeeritav, ujupaisuga transistor, kustutamine UV-valgusega EEPROM ujupaisu laeng määratakse elektriliselt Mittesäilitavad: SRAM kiire, kasutatakse registrites, realiseeritakse transistoridega kristalli pinnal DRAM aeglasem, põhimäludes, realiseeritakse kondensaatoritega, mis asuvad mitmekihiliselt kristalli pinnal Suvapöördus magnetmälu on säilitav mälu. LCD,LED,OLED ja plasma kuvarid. PILET 10. Vahemälu(cache) organiseerimine(otsevastavusega, assotsiatiivne, kogumassotsiatiivne) Magnetmäluseadmed(info salvestamine, lugemine) Katkematu pingeallikas (UPS). Puhvertoiteallikas ehk katkematu toite allikas ehk UPS
transistor sulgub. GTO türistoride kasautamisel tuleb ajahetkel T2 formeerida täiendav sulgemisimpulss. Eelnimetatud dioodid on tavaliselt IGBT moodulitesse sisse ehitatud. On ilmne, et vaadeldud ümberlülitid peavad töötama nii, et naad ei lülituks sisse kunagi üheaegselt sest taolisel juhul tekib meil lühis. Selle vältimiseks kasutatakse kaitselülitusi, mis võivad olla ümberlülitumismoodulitele sisse lülitatud. Lühisvoolu piiramiseks kasutatakse türistoride või transistoridega järjestiku induktiivsusi. Peale blokkjuhtimisi võidakse kasutada ka pulssjuhtimist. Sel juhul lülitatakse pooljuhtlüliteid ühe põhiharmoonilise perioodi vältel korduvalt sisse ja välja nii et pinge keskväärtus muutuks ligilähedaselt siinusele taolisel juhul on harmooniliste toime väiksem kuid lülitite töösagedus on palju kordi suurem. Praktikas on levinud sildlülituses autonoomvahlendid, mis koosneb põhimõtteliselt nagu kahest eelpoolvaadeldud lülitusest
pooljuhikihi e. baasi üliväike paksus (< 1 mm). Kuna järjestikku tuleb ühendada erineva juhtivusega pooljuhid, saab valmistada kahte tüüpi bipolaartransistore npn- ja pnp-struktuuriga transistore. Enamasti kasutatakse npn-struktuuriga transistore, kuna neis on laengukandjatena peaosa elektronidel, millede liikuvus on suurem kui aukude liikuvus. See parandab transistori kui võimendus- ja lülituselemendi kiiretoimelisust võrreldes pnp-struktuuri omavate transistoridega. Samas annab erinevate juhtivustüüpidega transistoride üheskoos kasutamine mitmesuguseid täiendavaid skeemitehnilisi võimalusi. Päripingestatud siiret nimetatakse emittersiirdeks, vastupingestatud siiret aga kollektorsiirdeks. Keskmist pooljuhtkihti nimetatakse baasiks ja selle juhtivustüüp on erinev emitteri ja kollektori ühesugusest juhtivustüübist. Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 13
Teatud aja möödudes on vaja kujund uuesti joonistada. Probleemiks on naaber pixelite läbikostmine s.t. naabrid mõjutavad üksteist. Aktiivmaatrikskuvar LCD (active-matrix display) Parima tulemuse saab TFT (Thin Film Transistor) kuvaris (üks LCD alaliik) kus käsutatakse aktiivset maatriksit. Siin on analoogiliselt DRAM-le iga pixeli juures suure mahtuvusega transistor mis teatud ajaks säilitab pixeli oleku. Tegemist on transistoridega mis on realiseeritud LCD maatriksil. Probleem on selles, et neeid kilel realiseeritavaid transistore on värvi kuvaril kolm korda pikselite arv. Tehnoloogiliselt tähendab teatud arvu defektsete transistoride olemasolu, et kogu paneel on kõlbmatu. See teeb aga TFT kuvarid suhteliselt kalliks. Pildi kvaliteet on neil väga hea. värviline kujund Värviline kujund saadakse kolme värvi: punane, roheline ja sinine liitmisel. Valides summeeritavaid värve
toimel augud paisu alt eemale, sinna tõmmatakse elektrone ja tekibki voolujuhtiv kanal, mille ristlõige on seda suurem, mida positiivsem on paisupinge. Nagu joonise põhjal otsustada võib, on DMOS transistori kanal lühike ja suure ristlõikega, mis on sobiv jõutransistorile. Selle transistori ehitus ei ole sümmetriline ja seepärast ei ole lubatud suudme ja lätte elektroodide vahetamine. JOONIS 7.10. 7.4.3. IGBT transistor (Isolated Gate Bipolar Transistor). Bipolaarsete transistoridega võrreldes on väljatransistoride eripäraks see, et neil suurima voolu reziimis s.o. töötamisel lülitina, ei ole sellist küllastusreziimi kui bipolaartransistoridel, kus kollektori ja emitteri vaheline pingelang ei sõltu teda läbivast voolust. Sisselülitatud lülitina töötades on neil küll kanali takistus väga väike (minimaalselt mõni kümnendik oomi), kuid pingelang sõltub Ohmi seaduse kohaselt teda läbivast voolust.
ID Usis RD +E VT RG E JOONIS 5.10 I-MOS transistoridel (indutseerkanaliga väljatransistoridel), mille võimalik tööreziim on ainult rikastusreziimis, on vaja anda paisule sobiva suurusega positiivne eelpinge ja selleks on kõige lihtsam kasutada sisendis pingejagurit (joon.5.11.). A UGS ID Usis RD +E VT R2 E 70 R1 +2V JOONIS 5.11 5.7 IGBT transistor (Isolated Gate Bipolar Transistor). Bipolaarsete transistoridega võrreldes on väljatransistoride eripäraks see, et neil suurima voolu reziimis s.o. töötamisel lülitina, ei ole sellist küllastusreziimi kui bipolaartransistoridel, kus kollektori ja emitteri vaheline pingelang ei sõltu teda läbivast voolust. Sisselülitatud lülitina töötades on neil küll kanali takistus väga väike (mõni kümnendik oomi), kuid pingelang sõltub Ohmi seaduse kohaselt teda läbivast voolust.
R2 +2V UGS E Usis JOONIS 5.11 5.7 IGBT transistor (Isolated Gate Bipolar Transistor). Bipolaarsete transistoridega võrreldes on väljatransistoride eripäraks see, et neil suurima voolu reziimis s.o. töötamisel lülitina, ei ole sellist küllastusreziimi kui bipolaartransistoridel, kus kollektori ja emitteri vaheline pingelang ei sõltu teda läbivast voolust. Sisselülitatud lülitina töötades on neil küll kanali takistus väga väike (mõni kümnendik oomi), kuid pingelang sõltub Ohmi seaduse kohaselt teda läbivast voolust.
kasutatakse tehniliste andmete lehelt võetud maksimaalset (Usat max)- ja minimaalset (Usat min) küllastuspinget. Tavaliselt peab voolude ebaühtlus Ir olema väiksem kui 10% kollektorivoolust ning seega: U sat max - U sat min R= . Ir Tänapäeval on bipolaartransistorid peaaegu kõikides jõuelektroonika rakendustes asendatud MOSFET-transistoridega ja IGBT-transistoridega. Nende keskmised võimsuste vahemikud on joonisel 2.5. Märkimisväärne on, et MOSFET-transistoride kiire areng leidis aset alles viimase kümne aasta vältel. Metalloksiid-väljatransistoride (SFET-transistoride) tehnoloogia võimaldas 1996. aastal väga madala avatud oleku takistusega (neelu ja lätte vahelise takistusega), kuid madalate pingetega (UDS max < 100 V, RDS < 6 m, UDS = 30 V) transistoride tootmist. CoolMOS-
Teatud aja möödudes on vaja kujund uuesti joonistada. Probleemiks on naaber pixelite läbikostmine s.t. naabrid mõjutavad üksteist. Aktiivmaatrikskuvar LCD (active-matrix display) 61 Parima tulemuse saab TFT (Thin Film Transistor) kuvaris (üks LCD alaliik) kus käsutatakse aktiivset maatriksit. Siin on analoogiliselt DRAM-le iga pixeli juures suure mahtuvusega transistor mis teatud ajaks säilitab pixeli oleku. Tegemist on transistoridega mis on realiseeritud LCD maatriksil. Probleem on selles, et neeid kilel realiseeritavaid transistore on värvi kuvaril kolm korda pikselite arv. Tehnoloogiliselt tähendab teatud arvu defektsete transistoride olemasolu, et kogu paneel on kõlbmatu. See teeb aga TFT kuvarid suhteliselt kalliks. Pildi kvaliteet on neil väga hea. värviline kujund Värviline kujund saadakse kolme värvi: punane, roheline ja sinine liitmisel. Valides
Teatud aja möödudes on vaja kujund uuesti joonistada. Probleemiks on naaber pixelite läbikostmine s.t. naabrid mõjutavad üksteist. Aktiivmaatrikskuvar LCD (active-matrix display) 60 Parima tulemuse saab TFT (Thin Film Transistor) kuvaris (üks LCD alaliik) kus käsutatakse aktiivset maatriksit. Siin on analoogiliselt DRAM-le iga pixeli juures suure mahtuvusega transistor mis teatud ajaks säilitab pixeli oleku. Tegemist on transistoridega mis on realiseeritud LCD maatriksil. Probleem on selles, et neeid kilel realiseeritavaid transistore on värvi kuvaril kolm korda pikselite arv. Tehnoloogiliselt tähendab teatud arvu defektsete transistoride olemasolu, et kogu paneel on kõlbmatu. See teeb aga TFT kuvarid suhteliselt kalliks. Pildi kvaliteet on neil väga hea. o värviline kujund Värviline kujund saadakse kolme värvi: punane, roheline ja sinine liitmisel. Valides
Teatud aja möödudes on vaja kujund uuesti joonistada. Probleemiks on naaber pixelite läbikostmine s.t. naabrid mõjutavad üksteist. Aktiivmaatrikskuvar LCD (active-matrix display) Parima tulemuse saab TFT (Thin Film Transistor) kuvaris (üks LCD alaliik) kus käsutatakse aktiivset maatriksit. Siin on analoogiliselt DRAM-le iga pixeli juures suure mahtuvusega transistor mis teatud ajaks säilitab pixeli oleku. Tegemist on transistoridega mis on realiseeritud LCD maatriksil. Probleem on selles, et neeid kilel realiseeritavaid transistore on värvi kuvaril kolm korda pikselite arv. Tehnoloogiliselt tähendab teatud arvu defektsete transistoride olemasolu, et kogu paneel on kõlbmatu. See teeb aga TFT kuvarid suhteliselt kalliks. Pildi kvaliteet on neil väga hea. värviline kujund Värviline kujund saadakse kolme värvi: punane, roheline ja sinine liitmisel. Valides
mistõttu tuleb mootorit pidevalt kontrollida ning vajadusel vastu võtma meetmed voolude vähendamiseks. Suurte voolude tekkimine on tingitud mähise induktiivsusest, mis hakkab impulsi toimel energiat magnetvälja salvestama. Lisaks sellele tekkib raskusi transistori väljalülitamisel, sest sellisel juhul hakkab indutkiivpool magnetvälja salvestatud energiat tagastama. Nende voolude juhtimiseks ühtsesse alalisvoolulülisse on transistoridega antiparallelselt lülitatud vabavooludioodid. Lisaks joonisel kujutatud kahefaasilisele mootorile eksisteerib veel kolme, viie või rohkema faaside arvuga sammmootoreid, mis võimaldavad juhtida mootori väiksemate sammude kaupa. Kõiki sammmootoreid võib juhtida lisaks täissammtalitlusele ka poolsamm- ja mikrosammtalitlus. 8.3. Sammmootori koormamine Kui sammootor viiakse tema nullasendist välja, tekkib rootoris tagastusmoment, mis tõmbab mootorit tagasi nullasendi poole
juures aga väheneb nende töökiirus mitu suurusjärku. Et väljatransistore nimetatakse tihti MOS-transistorideks (metall-oksiid pooljuht), kannab ka valmistamisviis nime MOS (Metal-oxyde-semiconductor). MOS transistorid võivad erineda kanalit juhtivustüübilt. Seejuures on p-kanaliga transistorid lihtsamad valmistada ning seetõttu kasutati neid esimestes mikroprotsessorites valdavalt. Nende töökiirus on aga n-kanaliga transistoridega võrreldes oluliselt väiksem, sest aukude liikuvus on tunduvalt madalam elektronide liikuvusest. Seetõttu on tänapäeval p-kanaliga MOP transistoridest praktiliselt loobutud n-kanaliga seadiste kasuks. Oluliselt õnnestus loogikaelementide voolutarvet vähendada, kui võeti tarvitusele komplementaarlülitused. Siin on loogikaelemendil koormustakistuseks teine, vastupidise juhtivustüübiga transistor. Tulemusena saadakse element, mis jõudeseisus
annaabi.ee 
