电子信息与通信工程专业外语(张雪英)课文翻译1.4节基础电子学.doc
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基础电子学
电子学衍生于对电力的研究和应用，是工程学和应用物理学的领域。
电力涉及力的产生，传输与使用金属导体。
电子学利用电子不同的运动方式及通过供气材料，如硅与锗等半导体，其他设备如太阳能电池，LED，微波激射器，激光及微波管等实现。
电子学应用于包括广播、雷达、电视、卫星系统传输，导航辅助设备系统，控制系统，空间探测设备，微型设备如电子表，许多电气设备和电脑等方面。
1.电子学的开端电子学的历史始于20世纪，包括三个关键元素：
真空管，晶体管和集成电路。
19世纪早期是理论和发明取得重大发展的时代。
发现了红外线和紫外线。
道尔顿在1808年提出了原子理论。
在1840年之前就发现了热电效应、电解效应和光电效应。
20年之间相继产生了工作在低压下的放电管，辉光放电，新型电池及早期的扩音器。
因此，在1800—1875年之间，发现了基本的物理现象，电话，留声机，麦克风及扬声器等在实际应用中达到了极致。
至于19世纪末期，无线电报，磁记录，阴极射线示波器等都被发明了。
20世纪早期也见证了现代电子技术的开端。
1880年爱迪生发明了白炽灯成为现代电子领域的历史先驱者。
他发现有微弱的电流从加热的灯丝流向真空管内附着的金属板。
这就是众所周知的“爱迪生效应”。
如果使用了一个非电器的热源，注意到电池仅是必要的用来加热灯丝使电子移动。
1904年，约翰利用爱迪生效应发明了二极管，李.德.佛列思特紧接着在1906年发明了三极管。
这些真空管设备使电子能源控制的放大及传输成为可能。
20世纪初真空管的引入使现代电子学快速成长。
采用真空管让信号的控制成为可能，这是早期的电报电话电路不可能实现的，也是早期用高压电火花产生无线电波的发射机所不能实现的。
电子管首先应用于无线通信。
GuglielmoMarconi于1896年开辟了无线电报的发展，于1901年实现了远距离广播交流。
早期的收音机包括了无线电报（摩尔斯电码信号传输）或收音机电话（语音留言）。
所有基于二极管和快速的发展都归功于一战期间军队的武力交流。
早期的无线电广播发射机，电报机和电话利用高电压火花来产生电波和声音。
真空管放大微弱的音频信号，并将这些信号叠加在无线电波上。
1918年，EdwinArmstrong发明了超外差接收机，它可以在众多信号或信源中选择，还可接收远距离信号。
于是无线广播在1920年得到空前发展。
1920年至1935年只有调幅被使用，而Armstrong于1935年发明了调频。
一战通过电阻和电容等元件推动了无线传播的发展。
1920年，匹兹堡的KDKA广播首先预定了WestinghouseCorp的无线广播。
1925年，贝尔实验室发明了一台用电来记录声音的设备。
但是，二战对于元件的发展却有惊人的效果，因为战争将要面临全世界各地的气候。
也许二战之前最重要的发明之一是雷达。
雷达是由一组英国科学家研究无线电波反射的产物。
雷达是RadioDetectionAndRanging的首字母缩略词。
通过无线电微波的回音来测量一个物体的距离及方向。
它用于航空、船侦查、核武器控制、导航及其他形式的监控。
由于战争，电路学，视频，脉冲技术及微波传送被改进并快速地被电视产业接受。
1950年中期，电视已经超越广播被用于家庭使用及娱乐。
二战后，电子管用来开发第一台电脑，但是由于它们的元件大小变得不实际。
1946年印制电路开始应用于微型管。
1947年，贝尔实验室的一组工程师发明了晶体管。
因此，JohnBardeen,WalterBrattain,WillianShockley获得了诺贝尔奖，但是很少人可以预知到晶体管可以多么快速，激烈地改变着世界。
晶体管的功能与真空管相似，但尺寸小，重量轻，功耗低，工作更为可靠。
它由金属电极和半导体材料构成，成本较低。
GeoffreyW.A.Dummer于1952年提出集成电路的概念，他是工作在皇室雷达机构的电子专家。
在整个20世纪50年代，晶体管是大量生产的单一晶片及分立元件。
总的半导体电路迈出了简单的一小步，它把晶体管和二极管（有源器件）和电容、电阻（电阻器件）组成在一个简单的晶片上。
半导体工业和非集成电路同时在德州仪器及费尔柴尔德半导体公司形
成。
到1961年，一定数量的企业全面生产集成电路，并且为了从多方面适应这种技术，快速改变设备设计。
双极型晶体管与集成电路先被设计出来。
紧接着在20世纪70年代中期设计出模拟型IC,LSI,VLSI。
VLSI包含了成千的元件，通过通断开关或在一个简单的晶片上两者之间的门极。
集成电路使微型计算机，医疗设备，摄像机及其他交谈工具成为可能的例子。
1、数字逻辑电路简史
1835年，JosephHenry发明了电子机械类的继电器。
继电器是在小电流流经继电器线圈可关闭触点和允许更大电流流过电路的一个设备。
它在数字逻辑电路中是很普通的一个器件。
1845年，GeorgeBoole开发了数字逻辑电路设计的基本数学理论。
直到1937年ClaudeShannon,一位MIT的电机工程师才注意到布尔代数适用于中转和开关电路。
他作为硕士论文主题写的“中转和开关电路的典型分析”，随后得到出版。
它的意义在于ClaudeShannon被认为是实际数字电路设计理论的奠基者。
Shannon使用他的逻辑设计思路举了许多例子，如：
一个电子号码锁，累加器，表决器，可以找到因子及质数的电路。
（他建议，中转逻辑每秒运行5操作，会比数学家花20年完成的更加准确和快速。
他强调他的设备花2个月可以完成相同的工作量。
）
1947年，Bardeen,Braittain,Shockley在贝尔实验室发明了晶体管。
它作用于固态开关，使之比继电器更快速、可靠。
这促使更大型，更有用的电脑生成。
1985年，JackKilby和RobertNoyce发明了集成电路使得更多，成本更低的数字电路合成在一块更小的板上。
这些应用于重量是一个重要因素的太空项目中。
1969年，DickMorley发明了首个PLC,theMODICOMModel84.PLC是为了符合制造商更广泛，更有利地应用而设计的。
这些设备已经在生产领域代替了可控继电器。
1971年，RobertNoyceandGordonMoore发明了“在一个晶片上的电脑”。
它的每秒60000操作比Shannon的逻辑继电器元件的每秒5操作多很多。
集成电路和微处理器的改进增强了可编程逻辑控制器的功能。
20世纪70年代至80年代中期，AllenBradley使用集成电路和微处理器制造了PLC1-PLC5一系列的PLC.1980年，IBM开始生产IBMPC机使得计算机对于每个人都是普遍的。
PC机对于PLC项目及数字逻辑电路的计算，分析相当有用。
除了电脑和PLC外，数字集成电路还被应用于电路，其他移动设备，汽车，医疗设备，安全系统，家用设备，能源设备和HDTV中。
2、新发展集成电路的发展已经变革了通信，信息处理，战争及计算。
集成电路在提高速度及可靠性的同时，减小了元件大小，降低了制造成本。
数字化更进一步减小大小，提高速度，降低成本。
磁共振成像，一种利用核磁共振理论生成身体图像的医疗诊断技术。
MRI,作为一种通用的，强大的，灵活的工具，可以透过身体的任何部位成像，包括的器官有心脏，肺，动脉血管，静脉，从各个角度和方向，而不借助外科的探尝穿到身体的某个部位。
这些图像从基本的生物医学和人体解剖学为诊断提供很大帮助。
MRI是可能的在人体内部，因为身体内充满小生物磁体，氢原子的核心，质子是最丰富和易感知的。
MRI利用质子随机分布的原理，而质子拥有大量的磁场能量。
一旦病人被放于圆柱形的磁铁内，诊断过程分3个步骤。
首先，MRI在身体内创造一个稳定的磁场，通过将身体放置在比地球磁场强30000次的平稳磁场内。
接着，MRI利用无线电波激发身体内部稳定磁场质子静态方向。
下一步停止无线电波，观察身体在选定频率内放射出的电磁波，放射出的信号被用于重组人体内部图像。
CAT扫描或计算轴切片成像，是利用X射线和计算机来产生人体三维图像的医疗技术。
CT扫描器包括X射线源，发出X射线；X射线检测仪，显示撞击在表面许多部位的X射线数和一台计算机。
发射源和检测仪在扫描器环内相互对应安装好，以便它们可以沿扫描器边缘旋转。
从X射线源发出的光点穿过人的身体并被另一边的检测仪记录。
由于发射源和检测仪沿着病人360°旋转，因此从许多角度记录X射线散发。
最终的数据被送到电脑，其翻译信息并把它转化成截面影像展现在视镜上。
CT和MRI被用于更好地治疗内部问题通过增加诊断图像。
现在的研究用来提高速度，减小大小，提高性能。
已经发明了在一个简单的薄片上包含几十万元件的VLSI电路。
使用运转在靠近绝对零度的约瑟夫森效应的超导回路将代替非常高速的计算机。
4.一些著名的电子专家安培（1775-1836）他是以他在电动力学方面的重大贡献而出名的法国科学家。
安培是莱孔城市的公务员的儿子，他出生在莱孔附近的Pole...。
电流的单位是以他的名字命名的，叫安培。
他的电动力学的理论和他对电学和磁学间的观点在….和…里出版。
安培发明了无定向磁针，使得现代无定向电流器制造变成可能。
他是第一个发现两根带有电流的导体，同向相互吸引，反向是相互排斥。
奥尔格.斯.欧姆（1787-1854）他是以他在电流方面的研究而出名的德国物理学家。
他出生在埃兰根，在埃兰根大学读书。
1833到1849年，他是纽伦堡理工学院的董事，1852年到他死这段期间内，他是慕尼黑大学的实验物理学教授。
他对电流，电动势，还有电阻之间关系构成的公式，就是出名的欧姆定律。
它是以电流为基础的。
为了纪念他，电阻的单位是以他的名字命名的，叫欧姆。
基尔霍夫（1824-1887）他是一位出生在加里宁格勒，在加里宁格勒大学读书的德国物理学家。
他是布雷斯，海德尔堡，柏林大学的物理教授。
基尔霍夫和德国化学家Robert发明了现代的用于化学分析的分光镜。
1860年两位科学家通过光谱分析发现了元素铯和铷。
基尔霍夫完成了关于铷的热传递和两种假设的重要调查报告，是现在的著名的基尔霍夫的定理，包含电路中的电流分布。
马可尼（1874-1937）他是意大利亚电子工程师和诺贝尔奖金获得者。
他是以第一个实践无线电广播信号系统的发明者而出名。
他出生在博洛尼亚，在博洛尼亚大学读书。
早在1890年得时候他就对无线电报感兴趣，1985年他发明了一个装置，这个装置通过定向天线可以成功的向几公里发送信号。
在大不列颠申请他的系统专利后，1987年在英格兰成立了马可尼无线电报公司。
1899年在英国和法国间的英吉利海峡建立通信。
1901年他的通信信号跨过了在英国康沃尔的波特兰和纽芬兰的圣约翰之间大西洋。
他的系统很快的被英国和法国的海军采用。
1907年横渡大西洋的无线电报服务得到很大的提高，被公众使用。
马可尼获得许多国家的荣誉和受到了德国物理学家Karl迎接。
1909年他的无线电报获得了诺贝尔物理学奖。
在第一次世界大战时他负责意大利亚的无线服务和发现了一个通信秘密，就是用短波进行传输。
在接下来的几年里他在尝试用短波和微波进行传输。
麦克斯韦（1831-1879）他是一位以光和电磁波之间关系的工作而出名的英国物理学家。
麦克斯韦发现了光是由电磁波组成的，并且建立了气体分子运动论。
这个理论解释了气体分子运动和气体温度和其他特性之间的关系。
他显示了由许多例子组成的土星的光环，证明了色彩视觉调整原则。
麦克斯韦在英格兰的爱丁堡出生。
1841年到1847年当他进入爱丁堡大学的时候，在爱丁堡学院受过教育。
1950年在剑桥大学继续读书，在1954年拿到了数学系的学士学位。
1856年在阿伯丁他成为了歇尔学院自然哲学教授。
1860年他搬到英国，并成为了伦敦国王学院的自然哲学和天文学的教授。
1865年在他父亲死后，麦克斯韦回到他英格兰的家里并投身于他的研究中。
1871年他移
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