对电子技术的认识.ppt

L o g o对电子技术的认识 “在生产斗争和科学实验范围内，人类总是不断发展的，自然界也总是不断发展的，永远不会停止在一个水平上 对于电子技术，同样的道理，从无到有，从粗到精，电子技术也经历了漫长的发展阶段现在，电子技术充满了我们生活的角角落落下面让我们来认识下电子技术L o g o电子技术电子技术的广泛应用电子技术的广泛应用电子技术的发展概况电子技术的发展概况我对电子技术的理解与认识我对电子技术的理解与认识我眼中的我眼中的我眼中的我眼中的                    电子技术电子技术电子技术电子技术   Company LogoCompany LogoL o g o电子技术的概念v 什么是电子技术？ 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志进入21世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代表）电子计算机和因特网为标志的信息社会高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。

现在的世界，电子技术无处不在：收音机、彩电、音响、VCD、DVD、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它Company LogoCompany LogoL o g o电子技术的广泛应用电子技术的电子技术的广泛应用广泛应用Company LogoCompany LogoL o g o如上可见，电子技术已渗入到我们生活的方如上可见，电子技术已渗入到我们生活的方方面面方面面日常生活方面：电视、手表等日常生活方面：电视、手表等通讯方面：计算机、等通讯方面：计算机、等医疗反面：医疗器械等医疗反面：医疗器械等工业生产方面：生产流水线、生产机器等工业生产方面：生产流水线、生产机器等科学研究方面：航空航天、宇宙飞船等科学研究方面：航空航天、宇宙飞船等Company LogoCompany LogoL o g o电子技术的发展概况电子技术电子技术不断发展不断发展现代电子技术基本器件电磁现象及电磁现象及电动机电动机磁石司南磁石司南Company LogoCompany LogoL o g o 基本器件的两个发展阶段一、分立元件阶段（一、分立元件阶段（1905～～1959））真空电子管、半导体晶体管真空电子管、半导体晶体管二、集成电路阶段（二、集成电路阶段（1959～）～）SSI、、MSI、、LSI、、VLSI、、ULSI主要阶段概况主要阶段概况第一代电子第一代电子 产品以电子管为核心。

四十年代末世界上诞生了第一只半导产品以电子管为核心四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿 命长等特点，很快地被各国应用命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管五十年代末期，世界上出现了第一起来，在很大范围内取代了电子管五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集产品向更小型化发展集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展度、高稳定、智能化的方向发展Company LogoCompany LogoL o g o分立元件阶段电子管时代（电子管时代（1905～～1948））为现代技术采取了决定性步骤为现代技术采取了决定性步骤真空电子管真空电子管1905年年 爱因斯坦阐述相对论爱因斯坦阐述相对论——E＝＝mc21906年年 亚历山德森研制成高频交流发电机亚历山德森研制成高频交流发电机       德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管第一只三极管1912年年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管1917年年 坎贝尔研制成滤波器坎贝尔研制成滤波器1922年年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机机1934年年 劳伦斯研制成回旋加速器劳伦斯研制成回旋加速器1940年年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机1947年年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础农奠定信息论的基础主要大事记主要大事记Company LogoCompany LogoL o g o分立元件阶段晶体管时代（晶体管时代（1948～～1959））宇宙空间的探索即将开始宇宙空间的探索即将开始1947年年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管触型晶体管1948年年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文贝尔实验室的香农发表信息论的论文       英国采用英国采用EDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机算机1949年年 诺伊曼提出自动传输机的概念诺伊曼提出自动传输机的概念1950年年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器1952年年 美国爆炸第一颗氢弹美国爆炸第一颗氢弹1954年年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅1957年年 苏联发射第一颗人造地球卫星苏联发射第一颗人造地球卫星1958年年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路成电路主要大事主要大事Company LogoCompany LogoL o g o集成电路阶段时时 期期规规 模模集成度集成度（元件数）（元件数）5050年代末年代末小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI））1001006060年代年代中中规模集成电路（规模集成电路（MSIMSI））100010007070年代年代大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI））>1000>10007070年代末年代末超超大规模集成电路（大规模集成电路（VLSIVLSI））10000100008080年代年代特大规模集成电路（特大规模集成电路（ULSIULSI））>100000>100000 自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。

随着集成度的提高，器件尺寸不断减小 1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米Company LogoCompany LogoL o g o集成电路阶段             集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD））微控制芯片（微控制芯片（MCU））数字信号处理器（数字信号处理器（DSP））大规模存储芯片（大规模存储芯片（RAM/ROM））Company LogoCompany LogoL o g oIBM 7090电子计算机的发展 伴随着电子技术的发展而飞速发展起伴随着电子技术的发展而飞速发展起来的电子计算机所经历的四个阶段充分说来的电子计算机所经历的四个阶段充分说明了电子技术发展的四个阶段的特性。

明了电子技术发展的四个阶段的特性§第一代（1946～1957）电子管计算机§第二代（1958～1963）晶体管计算机§第三代（1964～1970）集成电路计算机§第四代（1971～）大规模集成电路计算机 世界上第一台电子计算机于世界上第一台电子计算机于19461946年在美年在美国研制成功，取名国研制成功，取名ENIACENIAC这台计算机使用了这台计算机使用了1880018800个电子管，占地个电子管，占地170170平方米，重达平方米，重达3030吨，吨，耗电耗电140140千瓦，价格千瓦，价格4040多万美元，是一个昂贵多万美元，是一个昂贵耗电的耗电的" "庞然大物庞然大物" "由于它采用了电子线路由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从而就大大提高了运算速度而就大大提高了运算速度ENIACENIAC每秒可进行每秒可进行50005000次加法和减法运算，把计算一条弹道的次加法和减法运算，把计算一条弹道的时间短为时间短为3030秒它最初被专门用于弹道运算，秒它最初被专门用于弹道运算，后来经过多次改进而成为能进行各种科学计后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机。

从算的通用电子计算机从19461946年年2 2月交付使用，月交付使用，到到19551955年年1010月最后切断电源，月最后切断电源，ENIACENIAC服役长达服役长达9 9年IBM 360 晶体管计算机晶体管计算机ENIACENIAC品牌电脑品牌电脑Company LogoCompany LogoL o g oIBM 7090ENIACENIAC电子计算机的发展IBM 360 晶体管计算机晶体管计算机品牌电脑品牌电脑第一代（第一代（1946～～1957）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子管，内存）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等由于当储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次~几万次基本运算，内存容量仅几万次基本运算，内存容量仅几千个字程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后几千个字程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不阶段采用汇编语言进行程序设计。

体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算ENIAC）） 第二代（第二代（1958～～1963）晶体管计算机时代：）晶体管计算机时代：它的基本电子元件是晶体管，内存储器大量它的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器与第一代使用磁性材料制成的磁芯存储器与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高可靠性高 IBM 7090））第三代（第三代（1964～～1970）集成电路计算机时代：）集成电路计算机时代：它的基本元件是小规模集成电路和中规模集成它的基本元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算由于采用了集成电路，第几十万次基本运算由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。

缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高IBM 360系列为代表）系列为代表） 第四代（第四代（1971～）大规模集成电路计算机时代：～）大规模集成电路计算机时代：它的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规它的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算具有体积小、功能强、甚至上亿次基本运算具有体积小、功能强、可靠性高等特点可靠性高等特点Company LogoCompany LogoL o g oDiagramEDA技术技术的内容及的内容及其功能其功能几种先进的几种先进的电子技术介绍电子技术介绍纳米技术纳米技术的概况及的概况及其发展其发展Company LogoCompany LogoL o g oEDA技术 电电子子设设计计技技术术的的核核心心就就是是E ED DA A技技术术E ED DA A是是指指以以计计算算机机为为工工作作平平台台，，融融合合应应用用电电子子技技术术、、计计算算机机技技术术、、智智能能化化技技术术最最新新成成果果而而研研制制成成的的电电子子C CA AD D通通用用软软件件包包，，主主要要能能辅辅助助进进行行三三方方面面的的设设计计工工作作，，即即I IC C设设计计、、电电子子电电路路设设计计和和P PC CB B设设计计。

电子系统设计自动化电子系统设计自动化(ESDA)(ESDA)阶段（阶段（ 9090年代以后）：设计人员按照年代以后）：设计人员按照“自顶自顶向下向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（路用一片或几片专用集成电路（ASICASIC））实现，然后采用硬件描述语言实现，然后采用硬件描述语言（（HDLHDL））完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件EDAEDA技术发展的三个阶段：技术发展的三个阶段：计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)(CAD)阶段（阶段（ 7070年代）：用计算机辅助进行年代）：用计算机辅助进行ICIC版图编辑、版图编辑、PCBPCB布局布线，取代了手工操作布局布线，取代了手工操作计算机辅助工程计算机辅助工程(CAE)(CAE)阶段（阶段（ 8080年代）：与年代）：与CADCAD相比，相比，CAECAE除了有纯粹的除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。

接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计CAECAE的主要功能是：原理的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCBPCB后分析ARM开发板开发板Company LogoCompany LogoL o g o纳米电子技术        纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线纳运动规律和特性，研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线纳米点和纳米点阵构成的基于量子特性的纳米电子器件的电子学米点和纳米点阵构成的基于量子特性的纳米电子器件的电子学功能、特性以及加工组装技术其性能涉及放大、振荡、脉冲功能、特性以及加工组装技术其性能涉及放大、振荡、脉冲技术、运算处理和读写等基本问题其新原理主要基于电子的技术、运算处理和读写等基本问题其新原理主要基于电子的波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺寸效应和统计涨落特性等寸效应和统计涨落特性等        从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。

在这次变革中，传统理论将不的理论意义和丰富的科技内容在这次变革中，传统理论将不再适用，需要发展新的理论，并探索出相应的材料和技术再适用，需要发展新的理论，并探索出相应的材料和技术Company LogoCompany LogoL o g o我对电子技术的理解与认识我对电子技术的理解与认识 电子水准是现代化的重要标志，电子工业是实现电子水准是现代化的重要标志，电子工业是实现现代化的重要物质技术基础电子工业的发展速现代化的重要物质技术基础电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设关系到社会主义建农业、科学技术和国防建设关系到社会主义建设的发展速度和国家的安危；也直接影响到亿万设的发展速度和国家的安危；也直接影响到亿万人民的物质、文化生活，关系着广大人民群众的人民的物质、文化生活，关系着广大人民群众的切身利益切身利益 电子技术不断发展、不断更新，在今后的生活中，电子技术不断发展、不断更新，在今后的生活中，期将起着更为重要的作用。

期将起着更为重要的作用Company LogoCompany LogoL o g o。