Функциональной электроники

не предсказуемая функциональная зависимость z(r, t) из указанного множества, которая называется реализацией данной случайной функции. Случайная функция пространственных координат обычно называется случайным полем, случайная функция времени— случайным процессом. Наиболее распространены случайные функции с бесконечным множеством реализаций. Отсюда следует ошибочность попыток представить такую случайную функцию с помощью конечного набора ее реализаций. Так, осциллограмма

Функциональная зависимость разрядной емкости от тока / при непрерывном разряде установлена эмпирически [1.4]:

Функциональная зависимость тока от измеряемой неэлектрической величины (силы, давления, линейного перемещения и др.) устанавливается, если под ее непосредственным или косвенным действием изменяется величина зазора 6 или площадь полюсов. Значительно более высокую чувствительность имеет дифференциальный преобразователь ( 10.7, б), так как при отклонении якоря в данном случае индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой уменьшается. Обмотки дифференциального преобразователя обычно включают в мостовую схему так, что они действуют согласно на изменение выходного тока.

Из этих соотношений следует функциональная зависимость

Так как изменение числа неосновных носителей заряда в инверсном слое обусловлено одновременным действием перечисленных процессов, то это приводит к более сложной зависимости e-{dQP/dt от времени, чем это следует из (5.26). Более точный расчет емкости структуры с учетом краевых эффектов производят при решении двумерного уравнения Пуассона. Тем не менее различная функциональная зависимость генерационных потоков от w(t), площади и периметра структуры дает возможность выделить отдельные составляющие процесса генерации носителей заряда, воспользовавшись (5.26).

Отражение света при нормальном падении. Как следует из классической я кваитово-механической теорий дисперсии, действительная и MI имая составляющие диэлектрической проницаемости определяются при данной частоте одними » теми же параметрами. Следовательно, между этими составляющими существует функциональная зависимость, называемая соотношением Крамерса — Крони-га. Из него следует, что если одна из составляющих известна в интервале частот 0<:(о<оо, то другую можно вычислить для любой частоты в этом же интервале. Аналогичные соотношения существуют между показат< леи преломления и коэффициентом экстинкции, а также между фазой и амплитудой комплексного коэффициента отражения. Они являются следствием принципа релятивистской причинности, согласно которому никакой сигнал не может распространяться со скоростью, большей скорости света, и основаны на свойства:: функции комплексных переменных.

Как правило, основными исходными данными для расчета конденсаторов переменной емкости являются: 1) максимальная Стах и минимальная Cmin емкости; 2) функциональная зависимость емкости С от угла <р поворота ротора конденсатора; 3) температурный коэффициент емкости ас; 4) требования к габаритным размерам и др.

квадратного корня, умножение, возведение в квадрат, в куб и др. При этом следует принимать во внимание, что искомая функциональная зависимость между интервалом времени Тх, который является информативным параметром выходного сигнала, и вход-

Перемещение носителя изображений осуществляется пружинным или электрическим двигателем. Если скорость перемещения постоянная, то записывается изменение измеряемой величины во времени, а если перемещение пропорционально значению некоторой иной величины, то записывается функциональная зависимость одной (измеряемой) величины от другой, согласно значению которой движется носитель изображений (двухкоординатные приборы). В первом случае скорость перемещения бумажной ленточной диаграммы ( 8.20, в) выбирается в соответствии со скоростью изменения во времени измеряемой величины и составляет обычно от 20 до 5400 мм/ч, а у некоторых приборов предусмотрена ускоренная запись в аварийном режиме.

Типы индуктивных преобразователей. На 4- 10, а изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазором 8, длина которого изменяется под действием измеряемой механической величины Р (сосредоточенной силы, давления, линейного перемещения). Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, а значит и индуктивность катушки, надетой на сердечник и включенной в цепь переменного тока. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к соответствующему изменению ее полного сопротивления Z. Таким образом, возникает функциональная зависимость между измеряемой механической величиной Р и электрическим сопротивлением Z преобразователя: Z = f(P) и AZ = /(AP).

Существует вполне определенная функциональная зависимость между обеспечением необходимых показателей надежности, производственными издержками и выполнением плана. Если, например, путем очень тщательного контроля добиваться чрезмерно высокой ^-точности изготовления, то несоразмерно возрастает себестоимость единицы изделия и практически невозможен ее планомерный выпуск. Другим экстремальным случаем является 100%-ный брак в производстве.-Между этими крайними случаями лежит так называемый оптимальный вариант, приводящий к наиболее высокому экономическому эффекту.

Основные разновидности микросхем, их электрические схемы и параметры рассмотрены в главе 3. В этой же главе приведены иллюстративные примеры выполнения отдельных узлов РЭА на базе ИМС. В главе 4 изложены элементы функциональной электроники. В главе 5 приведены некоторые данные о методах размещения микросхем и микроэлементов РЭА на печатных платах и микросборках, а также о методах проектирования аппаратуры на ИМС.

В твердом теле, которое является исходным материалом современных радиоэлектронных устройств, могут происходить не только электрические, но и иные процессы, сопровождающиеся механическими, тепловыми, излучательными и магнитными явлениями, а также электрохимическими процессами в малых объемах жидкостей. Использование этих эффектов в сочетании с традиционными электрическими легло в основу нового перспективного направления микроэлектроники — функциональной электроники.

Как правило, при создании функциональных приборов одновременно решаются проблема микроминиатюризации узлов и блоков аппаратуры, а также проблемы схемной и технологической совместимости с сопрягаемыми элементами — тонкопленочными и (или) полупроводниковыми ИМС. Поэтому направление функциональной электроники лучше назвать функциональной микроэлектроникой. Если ИМС основана на элементной или технологической интеграции, то в функциональной микроэлектронике решается проблема функциональной или физической интеграции, т. е. использование в одном приборе нескольких физических явлений.

Функциональным прибором является простая структура, способная выполнять функции всего устройства в целом. Для функциональной электроники характерно использование большого числа различных

I. Современная элементная база микроэлектроники: большие и сверхбольшие интегральные микросхемы с числом элементов 105—106 на кристалл и более, сверхскоростные микросхемы, СВЧ- и оптоэлектронные приборы. Существующие и разрабатываемые устройства функциональной электроники: кварцевые генераторы, генераторы Ганна, приборы с зарядовой связью, акустоэлект-ронные приборы, электротепловые и оптоэлектронные устройства.

Решение старой проблемы «тирании количеств» соединений, вновь возникшей в условиях комплексной миниатюризации, основано на том,что при проектировании радиоэлектронных функциональных узлов и устройств стремятся сосредоточить максимально возможное число связей в пределах интегральных микросхем, снижая тем самым число соединений между микросхемами. Наибольший эффект получается от разработок и применения серий БИС и СБИС. Однако БИС И СБИС — узкоспециализированные устройства. Многообразие функций МЭА требует разработки и производства разнообразных БИС, что нерентабельно (см. книгу 3 серии). Это накладывает ограничения на решение проблемы минимизации числа соединений указанным путем. В этом плане большими возможностями, обладают устройства функциональной электроники.

В бытовой РЭА найдут широкое применение микропроцессорные ИМС. Они позволят запрограммировать работу бытового прибора на длительный промежуток времени. В частности, в радиоаппаратуре микропроцессоры позволят осуществить автоматический поиск каналов, станций в широком диапазоне частот, осуществить автоматическую коррекцию частотной характеристики трактов. Устройство функциональной электроники могут и должны занять в бытовой аппаратуре соответствующее место. Так, приборы на поверхностно-акустических волнах, ранее ограниченно используемые в устройствах промышленного назначения, получили доступ к применению в радиоприемных и телевизионных устройствах, например, в качестве фильтров промежуточной частоты радио- и видеоканалов.

Дальнейший шаг в микроминиатюризации и приемоусили-тельных трактов состоит в использовании элементов функциональной электроники, например: микроэлектронных пьезоэлектрических фильтров ( 1.23), микроэлектронных кварцевых генераторов ( 1.24), гибридных интегральных микросхем частотно-избирательных устройств ( 1.25), что является по существу шагом к созданию аналоговых радиоэлектронных средств пятого поколения. Использование активных и цифровых /?С-фильтров, распределенных RL-, RC- и /??С-структур, электротепловых функциональных элементов, кварцевых фильтров особенно перспективно для создания частотно-избирательных узлов и приемоусилительных трактов.

Наибольший "удельный вес" в качестве активных и пассивных элементов для аналоговых и цифровых ИС получили биполярные транзисторы п -р- п -типа; транзисторы/?—п—р-типа используются значительно реже из-за пониженных коэффициентов усиления по току и худших частотных характеристик. Тем не менее в выходных каскадах операционных усилителей, а также в различных устройствах токовой стабилизации получают признание схемы дополнительной симметрии (комплементарные пары) на транзисторах и—р—я- и р— п—р-типа. При некотором усложнении формируемых в кристалле структур можно получить цепочечное соединение транзисторов противоположного типа с последовательной передачей сигнала от одного к другому непосредственно по материалу полупроводника без внешних межсоединений. Решение этой задачи функциональной электроники реализовано только в некоторых схемах так называемой интегральной инжекционной логики (иЯп).

В книге даны рекомендации по разработке заданий и проведению курсового проектирования; изложена методика расчета устройств функциональной электроники и электрорадиоэлементов РЭА; приведены примеры по разработке конструкторской документации.

Решение задачи ускорения социально-экономического развития страны требует коренного улучшения профессиональной подготовки специалистов. Квалификация, компетентность кадров во многом определяют масштабы и темпы научно-технического прогресса, интенсификации народного хозяйства. В полной мере это относится к разработке радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в том числе и ее элементной базы — устройств функциональной электроники (УФЭ) и электрорадиоэлементов (ЭРЭ). В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено значительно расширить в приборах и средствах автоматизации применение элементной базы повышенной надежности и быстродействия, сверхбольших интегральных схем.