docPobierz - Politechnika Poznańska, Wydział Informatyki
download 
Reklamacja Transkrypt
Pobierz - Politechnika Poznańska, Wydział Informatyki
Podstawy elektroniki „Technologia informacyjna a współczesna elektronika – bariery, wyzwania” Wykład wstępny Katedra Inżynierii Komputerowej Wydział Informatyki Politechnika Poznańska Andrzej Rybarczyk Podstawy elektroniki – przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 2 Usytuowanie teorii obwodów i powiązanej z nią analizą układów elektronicznych w ogólnej teorii pola elektromagnetycznego Ogólną teorią opisującą całokształt zjawisk zachodzących w układzie, w którym mamy do czynienia z ładunkami elektrycznymi, ich przepływem (prąd elektryczny) i innymi zjawiskami elektromagnetycznymi jest teoria pola elektromagnetycznego opisywana przez fundamentalne równania Maxwell’a, wiążące ze sobą parametry następujących pól wektorowych, zależnie od punktu x w przestrzeni i od czasu t: • natężenie pola elektrycznego – E, • natężenie pola magnetycznego – H, • indukcja elektryczna – D, • indukcja magnetyczna – B, Poznań University of Technology • gęstość prądu – j. Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki – przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 3 Równania Maxwell’a pola elektromagnetycznego w postaci całkowej Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 4 Równania Maxwell’a pola elektromagnetycznego w postaci całkowej – cd. Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki – przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 5 Równania Maxwell’a pola elektromagnetycznego w postaci różniczkowej Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki teorii pola elektromagnetycznego - 6 Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP przybliżenie obwodowe Podstawy elektroniki teorii pola elektromagnetycznego - 7 przybliżenie obwodowe Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 8 Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki- przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 9 Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - przybliżenie obwodowe teorii pola elektromagnetycznego - 10 Spełnienie warunku quasi-stacjonarności oznacza w szczególności: możliwość pominięcia efektów opóźnieniowych w układzie (od momentu pojawienia się pobudzenia w układzie, lub też wystąpienia innego zaburzenia w układzie do pojawienia się odpowiedzi (reakcji na zaburzenie) w miejscu obserwacji) upływa pomijalnie mały czas – mamy do czynienia z natychmiastowością reakcji. Oznacza to także, że z punktu widzenia wartości sygnałów występujących w układzie istotniejsze są zmiany wywołane przez czasowe zmiany pobudzeń w układzie niż te, które są wywołane przez efekty związane z propagacją sygnałów w układzie, możliwość zaniedbania wymiarów geometrycznych przewodów i elementów – zakładamy, że elementy i układy mają cechy fizyczne skupione w jednym punkcie (nie należy tutaj mylić tej cechy z uwzględnieniem rezystancji przewodów zależnej od ich długości i przekroju). Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - 11 W świetle tego, co powiedziano o quasi-stacjonarności Pojawiają się następujące pytania dotyczące współczesnych kierunków rozwoju elektroniki: • Czy obserwowana od wielu lat tendencja do pomniejszania rozmiarów elementów (technologie submikronowe, nanotechnologie, itd.) ogólnie określane jako miniaturyzacja układów to jest: MODA czy też KONIECZNOŚĆ? Czy obserwowane dążenie do budowy coraz to większych układów (złożonych nawet z kilkudziesięciu mln tranzystorów na jednym chipie) to jest: MODA czy też KONIECZNOŚĆ? Poznań University of Technology • Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - 12 Kontynuując można zapytać w związku z wymienionymi uprzednio tendencjami współczesnych kierunków rozwoju elektroniki: • Budowa coraz to większych układów umieszczonych na jednym chipie prowadzi (mimo obniżania napięć przy jakich te układy pracują) do wydzielania się bardzo dużych ilości ciepła z układu, co stanowi coraz to większy problem. Czy ma więc sens budowa coraz to większych układów scalonych? Czy mają związek obserwowane wspomniane uprzednio procesy rozwojowe z powiększaniem częstotliwości, z Poznań University pracują of Technology układy scalone? jakimi • Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - 12 Wybrane etapy rozwoju elektroniki • Układy aktywne RC • Logika oparta na tranzystorach PMOS • Logika oparta na tranzystorach NMOS • Układy z przełączanymi kondensatorami – „SC” • Układy SI z przełączanymi prądami • Układy logiki CMOS (aktualnie techniki submikronowe) • Układy z matrycami programowalnymi FPGA, PLD (standard VHDL) – Xilinx, Altera itp. Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - 14 Układy aktywne RC - bezindukcyjne Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP Podstawy elektroniki - 15 Koniec wykładu wstępnego Dziękuję za uwagę Poznań University of Technology Andrzej Rybarczyk KiK PP
