Bevezető kérdések - feleletek

Mit jelent a szó: elektronika? Az elektronika fogalmán manapság azt értik, hogy elektromosan vezérelhető elemek segítségével (elektroncső, tranzisztor, optoelektronikus elem, stb.) valamely speciális feladatot oldanak meg.

Mik az elektronikus áramkörök? Elektronikus alkatelemek (elektroncső, tranzisztor, speciális félvezetők, stb.) és lineáris hálózati elemek kombinációi, egy feladat megoldására célszerűen összeválogatva, összehangolva. Az áramköröket az alkatelemek, valamint az összekötésüket definiáló gráf együttese szabja meg.

Mikor kezdődött az elektronika? Az elektronika lényegében az elektroncső felfedezésével indult (1907). Ez olyan eszköz volt, amelyik erősített, és működési sebessége lehetővé tette igen nagy frekvenciák előállítását, illetve igen rövid időintervallumok mérését, kezelését is.

Hogyan fejlődtek az elektronikus áramkörök? A század harmincas éveinek végére létrejöttek a hangfrekvenciás és rádiófrekvenciás erősítők, kezdtek egyértelművé válni a visszacsatolt áramkörök tulajdonságai. Röviden: a rádiózás felfedezésének, elterjedésének örömét élte át az emberiség. A második világháború nagy kihívása a katonai szempontból extrém fontosságú radar rendszerek kifejlesztése, alkalmazása volt. Ennek kapcsán jöttek létre az impulzustechnikai áramkörök. Ezek az áramkörök nagyon hasznosnak bizonyultak a háború után meginduló televíziózás szempontjából is. Természetesen ez a szakma is nagyon sok új áramkörhöz, megoldáshoz vezetett. Meg kell említeni a II. Világháború alatt elkezdett intenzív nukleáris kutatásokat is. Ezek számos - ma is használatos - ötlettel járultak hozzá az elektronikus méréstechnika megteremtéséhez. Az elektronika számára az igazi nagy lépést a tranzisztor felfedezése jelentette (1948). Ezzel sikerült az áramkörök teljesítmény-igényét radikálisan csökkenteni, így új utakra térni. Az áramkörök integrálásának lehetőségét az alkalmazott félvezető-fizika teremtette meg. Így mód nyílt eleddig elképzelhetetlenül bonyolult áramkörök megbízhatóan működő példányainak nagysorozatban való előállítására. A II. Világháború alatt/után kezdődött a digitális számítógépek tervezése, gyártása, elterjedése. E gépek mind áramköri, mind koncepcionális szempontból igen sokat fejlesztettek az elektronikán. A komputerek jelentőségét igazában ma még pontosan nem is tudjuk felmérni. Jókora lendületet adott az elektronika fejlődésének a rakéták vezérlése, az űrprogramok indítása is. A közelmúlt évtizedek népszerűvé váló közhasznú elektronikus berendezései mellett az ipari folymatok műszerezési igényei, vezérlési feladatai is jelentősen növelték az elektronikus áramkörök számát, jelentőségét.

Mitől fejlődik az elektronika? Erre a kérdésre nagyon nehéz válaszolni, csak néhány fontosabb motívumot lehet felsőrolni: -- a fizikusok (alap és alkalmazott kutatók) igyekezete valami újat kitalálni; -- a villamosmérnökök és tervezők törekvése, hogy olyat hozzanak létre, ami használható és ami gyakorlati probléma megoldására való; -- a vállalkozók és managerek makacs akarása, hogy a piac befolyásolásával új igényeket keltsenek; -- a társadalmak által a hadiiparba beruházott megszámlálhatatlan pénz-milliárdok.

Kinek kellenek elektronikus ismeretek? Mindenkinek, aki a környezetét csak egy kicsit is szeretné megérteni. Mindenkinek, akinek szellemi igényei messzebre terjednek, minthogy tudja, melyik gombot kell megnyomnia, ha....

Miért kell a fizikusoknak ismerni az elektronikus áramköröket? A mai kisérleti fizikusok tonnányi elektronikus berendezések vezérlő urai. Jaj annak, aki nem ismeri rabszolgái lelkét! Az elméleti fizikusok sem nélkülözhetik a számítógépeket. Persze, ha valakit kielégít az, hogy tudja, hogy odabenn szorgos törpék rágcsálják a biteket, akkor neki nincs szüksége elektronikus ismeretekre.

Amit a kezemben tartok, az jegyzet, vagy tankönyv? Kifejezetten egyetemi jegyzet, amelyik egy meghatározott előadáshoz kötődik, és befogadásra kész, intelligens olvasókat tételez fel. Azok számára készült, akik az előadást hallgatták, akik az előadáshoz tartozó tantermi gyakorlatokon is részt vettek. A jegyzet lakonikus rövidségű, szószátyárnak aligha nevezhető. Nem tankönyv, legalább is abban az értelemben, hogy egy sikeres szorzás utáni megkönnyebülésre nem szán rá egy egész bekezdést. Mit tartalmaz ez a jegyzet? Tulajdonképpen azt az utat mutatja be, hogyan lehet eljutni a magányos tranzisztortól a komputerig, amelyikben már "nyüzsögnek" a félvezető elemek. Természetesen ennek a hosszú útnak csak a legfontosabb állomásaira tudunk csak röpke pillantásokat vetni. Nagyon sok érdekes áramkör került bele a jegyzetbe, amelyeket nemcsak hasznosságuk miatt érdemes ismerni, hanem azért is, mert érdekesek, szellemesek, mondhatnánk "szépek". Mindig az alkatelemek fizikai tulajdonságaiból indulunk ki. Az áramkörök működésének megértését tekintjük célnak, nem pedig az esetleg sokkal precízebb képet nyújtó matematikai elemzést.

Mennyire "általános" ez az elektronika? A nagylélegzetű általános célú elektronika könyvek sokkal több áramkört és elvet taglalnak, részleteznek. Az egyes fejezetek arányai is mások. Mindez abból fakad, hogy ez a jegyzet fizikusoknak - pontosabban természettudományokkal intenzíven foglalkozóknak - készült. Őket próbálja úgy "deformálni", hogy az elektronikus méréstechnika hétköznapi gyakorlása közben minél kevesebb tudáshiány-érzetük legyen.

Ha mindezt megtanulom, már "profi" leszek? Sajnos nem. Az elektronikus áramkörök igazi, professzionális fejlesztői a villamosmérnökök. Az ő képzésük nagyon sokkal több részletre és alapelvre terjed ki. Azonban azt is látni kell, hogy elég sok fizikus tudott beilleszkedni elektronikus fejlesztői munkakörbe. Jelentősebb társadalmi mozgások idején nagy értéket jelenthet minden olyan ismeret, amelyik a virágzó szakmák valamelyikéhez kötődik. Az elektronika mindenképpen ilyen.

Nehéz tantárgy az elektronika? Erre a kérdésre nem lehet egyértelmű választ adni. Vannak olyanok, akik eléggé könnyen tanulják, de olyanok is, akik ebből a szempontból "botfülűek". Ők természetesen elég sokat szenvednek. A tantárgynak kétségtelenül van sajátos karaktere: bizonyos dolgok csak kíméletlenül precízen kezelhetők, másrészt pedig állandóan elhanyagolásokat kell tennünk. E két szélsőség közötti egyensúly megértését, megérzését kell megtanulni, megszokni.

Elméleti vagy gyakorlati tantárgynak kell tekinteni? Ennek is, annak is. Az elektronika ismeretek itt leírt anyaga gyakorlat által favorizált megoldásokra épül. A cél természetesen gyakorlatban használható ismeretek közlése, azok elvi, gondolati hátterének bemutatása. A legzseniálisabb áramköri ötlet is csak azzal igazolható, ha működik. Sok ragyogó elmeszülemény halálát okozta már az, hogy "az elektronok jobban tudják az elektronikát". Hol találhatok további szakirodalmat? A hazai műszaki könyvkiadás időnként előrukkol egy egy érdekes kötettel, vagy sorozattal. Ezek azonban elég hamar eltűnnek a könyvesboltok polcairól - emiatt nehéz bármit javasolni. Általános célú, alapozó elektronika könyvből határozottan hiány van. Fel kell azonban hívni a figyelmet két könyvre. Az egyik magyarul is hozzáférhető: Tietze-Schenk: Analóg és digitális áramkörök, (Műszaki Könyvkiadó, 1990. negyedik kiadás). A másik: Horovitz-Hill: The Art of Electronics, (Cambridge University Press, 1989) - ez utóbbi a nyugati egyetemek kedvenc elektronika könyve, amolyan "biblia". Mindkét könyv eléggé terjedelmes: az elsőként említett 800, a második 1200 oldalas.

Segít-e a számítógép az elektronika tanulásában, megértésében? Igen, nagyon sokat. Az eléggé elterjedtnek tekinthető IBM-PC-hez ugyanis számos program érhető el, amelyek kifejezetten értékesek ebből a szempontból. A DERIVE program az egzakt számításokat könnyíti meg. Segít az áramköri egyenletek megoldásában, frekvenciakarakterisztikák számításában, ábrázolásában. A TINA áramkörszimuláló program elsősorban analóg áramköri elrendezések részletes vizsgálatára való. Könnyen, gyorsan lehet látványos eredményeket produkálni vele. A DSPLAY program eredetileg digitális jelfeldolgozási feladatok szimulálására szolgál. Kitűnően használható ezen felül átfogó elvek illusztrálására. E programok kezelését meg kell tanulni, velük példákat kell megoldani.