Báo cáo Nhập môn điện tử viễn thông

Báo Cáo Nhập Môn Điện Tử Viễn Thông. Họ Và Tên : Dương Văn Anh Đạt SHSV : 20101338 Lớp : Điện Tử Viễn Thông 3 Khóa : 55 1. Ngành Điện Tử Viễn Thông. Nếu rừng cây được ví như lá phổi của Trái Đất thì ngành điện tử viễn thông được xem là hệ thần kinh của Trái Đất. Từ chiếc máy đầu tiên mang tên Con vịt xấu xí của Morse, đến nay, ngành điện tử Viễn thông đã tạo nên một mạng lưới thông tin liên lạc bao phủ toàn thế giới. Và nếu bạn bước chân vào ngành này thì cơ hội dành cho bạn là rất lớn. Vì sao ư? Đơn giản thôi. Học ngành này bạn có thể trở thành nhà nghiên cứu , rất bác học đấy chứ? Hay bạn có thể tự mình tìm tòi, sáng tạo ra các công nghệ mới, thiết bị Điện tử Viễn thông mới với trí tưởng tượng và tư duy tuyệt vời của bạn. Và nếu muốn, bạn sẽ làm việc trong lĩnh vực mạng, viễn thông, lĩnh vực định vị dẫn đường, điện tử y sinh,....và rất nhiều điều thú vị khác mà bạn có thể khám phá khi học ngành này. Ra trường, bạn có thể công tác tại các Viện, Trung tâm; Các cục, Vụ; Các phòng chức năng... hay giảng dạy tại các trường đại học, cao đẳng, trung cấp có đào tạo ngành Điện tử viễn thông. Điện tử Viễn thông là ngành sử dụng những công nghệ tiên tiến để tạo nên các thiết bị giúp cho việc truy suất thông tin mà cá nhân hoặc tổ chức muốn có. Kỹ sư Điện tử Viễn thông làm việc tại các công ty sản xuất, nghiên cứu và phát triển các sản phẩm điện tử, các nhà cung cấp dịch vụ Internet, các công ty viễn thông truyền số liệu, các công ty điện thoại di động, các công ty truyền tin qua hệ thống vệ tinh, các công ty tư vấn giải pháp và kinh doanh các dịch vụ Điện tử Viễn thông v.v... Công việc của họ gắn liền với những phòng thí nghiệm, phòng kỹ thuật và máy móc hiện đại. Làm việc trong ngành này bạn có thể lựa chọn lĩnh vực mà mình ưa thích trong 1 số lĩnh vực như: - Nghiên cứu sáng tạo các thiết bị điện tử - máy tính - viễn thông mới. - Mạng máy tính và mạng viễn thông. - Định vị dẫn đường (trong ngành hàng không và hàng hải). Ngành Điện tử Viễn thông đưa tri thức của loài người đến mỗi người và ngược lại, tạo ra một thế giới thân thiện và con người gần gũi nhau hơn. Ở Việt Nam, ngành Điện tử viễn thông đóng vai trò quan trọng, tích cực đối với sự phát triển kinh tế xã hội. Nhu cầu về nhân lực trong ngành là rất lớn. Chính vì thế, cơ hội làm việc dành cho sinh viên học ngành này có thể nói là không nhỏ. Lịch sử phát triển. - Lịch sử viễn thông Viễn thông là một thuật ngữ liên quan tới việc truyền tin và tín hiệu. Ngay từ thời xa xưa, những người tiền sử đã biết dùng khói để báo hiệu, những người thổ dân ở những hòn đảo xa xôi dùng các cột khói để liên lạc, báo hiệu và truyền tin. Mai An Tiêm dùng dưa hấu để truyền tin về đất liền,... Như vậy, có thể nói rằng thuật ngữ viễn thông đã có từ thời rất xa xưa. Tuy nhiên, khái niệm viễn thông chính thức được sử dụng khi cha đẻ của máy điện báo Samuel Finley Breese Morse sau bao ngày đêm nghiên cứu vất vả, ông đã chế tạo ra chiếc máy điện báo đầu tiên. Bức điện báo đầu tiên dùng mã Morse được truyền đi trên trái đất từ nhà Quốc Hội Mỹ tới Baltimore cách đó 64 km đã đánh dấu kỷ nguyên mới của viễn thông. Trong bức thông điệp đầu tiên này, Morse đã viết “Thượng Đế sáng tạo nên những kỳ tích”. Nói đến lịch sử của Viễn thông, không thể không nhắc đến Alexader Graham Bell, ông là người đầu tiên sáng chế ra điện thoại. Để tưởng nhớ ông, ngày 7 tháng 8 năm 1922 mọi máy điện thoại trên nước Mỹ đều ngừng hoạt động để tưởng nhớ và bày tỏ lòng biết ơn nhà khoa học xuất sắc A.G Bell (1847 - 1922). Trên quy mô xã hội, nếu điện tín (1884), điện thoại (1876), radio (1895) và vô tuyến truyền hình (1925) đã làm thay đổi cách giao tiếp trong quan hệ con người thì sự xuất hiện của vệ tinh viễn thông (1960) sợi quang học (1977), công nghệ không dây đã làm nên một hệ thần kinh thông minh nhạy bén trên trái đất. Có thể nói lĩnh vực viễn thông đã làm thay đổi bộ mặt, tính cách của trái đất, đã hiện thực hóa khả năng liên kết của mỗi người của mỗi quốc gia, gắn kết mọi người với nhau nhờ một mạng lưới viễn thông vô hình và hữu hình trên khắp trái đất và vũ trụ. Sự hội tụ trong lĩnh vực viễn thông. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng và truyền dữ liệu của con người cũng tăng lên theo hàm số mũ. Ngành Viễn Thông đóng góp vai trò lớn lao trong việc vận chuyển đưa tri thức của loài người đến mỗi người, thúc đẩy quá trình sáng tạo đưa thông tin khắp nơi về các ngành lĩnh vực khoa học, các thông tin giải trí cũng như thời sự khác. Viễn thông đem lại sự hội tụ, hay sự thống nhất về các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu dịch vụ như thoại, video (truyền hình quảng bá và truyền hình theo yêu cầu), và dữ liệu Internet băng rộng thúc đẩy ngành công nghệ thông tin phát triển lên một mức cao hơn với đa dạng các loại hình dịch vụ và chi phí rẻ hơn. Mạng viễn thông giúp người sử dụng có thể gọi điện thoại qua mạng Internet, có thể xem hình ảnh của bạn bè trên khắp thế giới, có thể chia sẻ nguồn dữ liệu, có thể thực hiện những giao dịch mua bán tới mọi nơi trên thế giới một cách đơn giản. Viễn thông ngày càng tạo nên một thế giới gần hơn hội tụ cho tất cả mọi người. - Lịch sử điện tử và linh kiện bán dẫn. 64 năm sau khi transistor được phát minh, linh kiện nhỏ bé tương ứng với trạng thái bật - tắt này đã thay đổi cả thế giới bằng cách tăng cường sức mạnh cho hàng loạt thiết bị số như ĐTDĐ, máy tính, máy nghe nhạc... Những máy tính khổng lồ đầu tiên như ENIAC dùng các ống chân không, tương tự như bóng đèn, để tính toán. Máy tính này cần một nhóm nhân viên vận hành. Ống chân không sau đó được thay bằng bóng bán dẫn - một loại công tắc điện tử - do William Shockley, John Bardeen và Walter Brattain tại phòng thí nghiệm Bell phát minh năm 1947. Ngay trước lễ Giáng sinh năm 1947, Transistor hoạt động đầu tiên đã được giới thiệu. Tuy nhiên, 6 tháng sau đó mới được công bố rộng rãi cho thế giới biết. Sản phẩm thương mại đầu tiên chứa một bóng bán dẫn là máy trợ thính Sonotone 1010 được phát hành 5 năm sau phát minh về linh kiện này. Phát minh bóng bán dẫn mở ra thời kỳ phát triển cho mạch điện tích hợp tiền thân của chip silicon ngày nay. Năm 1965, đồng sáng lập Gordon Moore của hãng chip Intel dự đoán số bóng bán dẫn trên một chip sẽ tăng gấp đôi trong 18 tháng đến 2 năm. Định luật Moore đến nay vẫn đúng dù trong tương lai (10-15 năm nữa) sẽ chạm đến giới hạn. Sự tăng trưởng đều đặn trong sức mạnh của chip đã mở ra một kỷ nguyên điện toán cá nhân mới. Bóng bán dẫn ngày càng nhỏ hơn và xếp gần nhau hơn ở mức nanomét khiến cho khả năng hoạt động của chip tăng lên gấp bội và thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị di động nhỏ gọn. Ngày nay chip chứa hàng triệu bóng bán dẫn và được dùng trong nhiều thiết bị, từ điện thoại di động đến máy tính, từ trong xe hơi đến máy bay... -Lịch sử máy tính. Các máy tính cơ học • Abacus: Bàn tính gẩy, là công cụ tính toán ra đời sớm nhất. Theo nhiều tài liệu thì nó được ra đời ở Trung Quốc. • Năm 1642: Pascal đã chế tạo ra chiếc máy tính cơ học đầu tiên, thực hiện được phép cộng và phép trừ bằng cách nhấp phím số. • Năm 1822: Babbage – GS ĐH Cambridge – Anh công bố công trình "máy tính sai phân", sau đó ông phát triển thành máy tính đa năng, tiền thân của máy tính số hiện đại ngày nay, máy có thể đọc được lệnh từ bìa đục lỗ và thi hành chúng (Ada là người trợ lý giúp ông thực hiện lệnh này). Các máy tính đèn điện tử • Năm 1946: Eckert, Mauchli và các cộng sự - trường KT điện tử-ĐH Pennylvania - Mỹ cho ra đời chiếc máy tính điện tử cỡ lớn đầu tiên (ENIAC-Electronic Nummerical Intgrator and Calculator). Chiếc máy tính có 18000 bóng ĐT, chiếm DT: 167 m2, tiêu thụ điện 140 KW/h. Các máy tính hiện đại • Thứ 4 ngày 12 tháng 08, 1981, IBM cho công bố chiếc máy tính cá nhân IBM PC đầu tiên, và công nghệ sản xuất máy tính cá nhân không ngừng phát triển liên tục cho đến hiện nay. Các thế hệ IBM PC thường gắn với thế hệ CPU của Intel. Các hướng chuyên môn của điện tử viễn thông - Hướng Điện tử (Electronics): Vi điện tử, công nghệ và thiết kế vi mạch, vi cơ điện tử, giới thiệu điện tử nano. - Hướng Máy tính và Hệ Thống Nhúng (Computer and Embedded Systems): Kiến trúc bộ xử lý và máy tính, hệ điều hành, giao tiếp và thu nhận dữ liệu, hệ thống nhúng. - Hướng Viễn thông và Mạng (Telecommunications and Network): Mạng dữ liệu và truyền thông, truyền thông không dây và di động, truyền thông quang, thiết kế cao tần và không dây, an ninh mạng và CSDL. - Hướng Điện tử y sinh (Biomedical Electronics): Đo đạc và xử lý tín hiệu, phần mềm, thiết bị. Các tố chất, kỹ năng cần thiết để theo nghiệp - Có mục tiêu và đam mê. - Năng khiếu về toán học, logic, khả năng tư duy và suy luận. - Kiến thức vật lý, nhất là về vật lý điện tử - Sự yêu thích với các thiết bị điện tử - Thông minh và năng động - Kiên trì, nhẫn nại - Luôn tìm tòi, học hỏi, phấn đấu bắt kịp với các xu hướng kỹ thuật công nghệ mới - Khả năng ngoại ngữ tốt, nhất là tiếng Anh và tiếng Nhật - Khả năng sử dụng máy vi tính và tìm kiếm thông tin từ mạng Internet - Khả năng làm việc chung theo nhóm cũng như nghiên cứu một cách độc lập - Cùng một số kỹ năng mềm trong giao tiếp khác Nhìn chung thì điện tử viễn thông là một ngành khoa học kỹ thuật hấp dẫn và đầy thử thách, phạm vi làm việc rộng giúp cho SV tốt nghiệp có được khả năng thích nghi với nhiều loại môi trường khác nhau. Bước chân vào ngành này là bạn đã mở ra cánh cửa công nghệ để bước vào kỷ nguyên kỹ thuật số của thế kỷ 21. Lĩnh vực Truyền Thông Không Dây trong ngành Điện Tử Viễn Thông. - Thời cổ là : khói thuốc, bồ câu đưa thư, ... - Sóng vô tuyến được phát minh 1880 bởi Marconi. - Nhiều hệ thống không dây được phát triển công phu trong và sau chiến tranh thế giới thứ 2. - Điện thoại tế bào được phát triển từ năm 1988, đến nay khoảng 3 tỷ thuê bao. Thiết bị không dây ngày càng phát triển. Tiếng nói, dữ liệu, truyền thông đa phương tiện có mặt ở khắp nơi. - Sự thành công và phát triển mạnh của Wifi. Các mạng rộng khắp (ví dụ: Wimax) và các mạng ở khoảng cách ngắn như Bluetooth, UWB ít thành công hơn. Thông tin có mặt ở khắp nơi giữa người và thiết bị: Truy cập Internet không dây, Các mạng không dây Ad Hoc, Thiết bị giải trí không dây, Ngôi nhà thông minh,... Khó khăn thường gặp phải: hạn chế về thời gian trễ, hạn chế năng lượng. Những thử thách khi thiết kế. - Hạn chế dung lượng kênh truyền. - Mô hình lưu thông, định vị user, điều kiện mạng luôn thay đổi. - Các ứng dụng không đồng nhất. - Giới hạn về năng lượng và độ trễ của thiết kế khi đi qua các lớp của hệ thống. Sự phát triển của các hệ thống hiện tại. - Các hệ thống Wireless hiện tại. 3G Cellular: ~ 200-300Kbps. WLANs: ~450 Mbps ( và đang phát triển) - Đang thực hiện mạng thế hệ sau. 4G Celluar : Khả năng OFDM/MIMO. 4G WLANs, 3G vừa hoàn thành. - Các kỹ thuật quan tâm. Hardware: Better betteries. Better cercuits/processors. Link : Antennas, modulation, coding, adaptivity, DSP, BW. Network: không nhiều more efficient algorithms Application: soft and adaptive QoS Yêu cầu cho truyền thông đa phương tiện. Voice Data Video Delay < 100ms - < 100ms Packet loss < 1% 0 1% BER 10-3 10-6 10-6 Data rate 8-32 Kbps 1-100Mbps 1-20Mbps Traffic continuous bursty continuous Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa mãn. - Các hệ thống hiện tại. • Celluar systems • Wireless LANs • WIMAX • Satellite Systems • Bluetooth • Ultrawideband radios • Zigbee radios Truyền thông không dây là một bộ phận quan trọng không thể thiếu của thế giới, nó là sự văn minh của nhân loại nó tạo ra những bước đột phá trong khoa học công nghệ, tạo ra những bước tiến mới đầy ngoại mục giúp xã hội loài người ngày một phát triển. với nước ta thì truyền thông không dây đã và đang phát triển hết sức mạnh mẽ để có thể dần bắt kịp với các nước khác trên thế giới. 2. Cơ sở của ngành Transistor – Cấu tạo của Transistor. Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau . Cấu tạo Transistor Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Lase ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được. - Nguyên lý hoạt động của Transistor. Xét hoạt động của Transistor NPN . Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 ) Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB. Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức . IC = β.IB Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor - Các đặc tính của Transistor + Mạch chung Base (BC) Họ đường đặc tuyến vào IE=f(UEB) khi điện áp ra UCB =const Họ đường đặc tuyến ra và truyền đạt Đặc tuyến ra:IC= f(UCB) khi giữ dòng vào IE=const Đặc tuyến truyền đạt: IC=f(IE) khi khi UCB = const + Mạch chung Collector (CC) Họ đường đặc tuyến vào Đặc tuyến ra của sơ đồ CC + Mạch chung Emitter (EC) Họ đường đặc tuyến vào IB = f(UBE) khi UCE = const Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ EC Họ đường đặc tuyến ra: IC = f(UCE ) khi IB=const Họ đường đặc tuyến truyền đạt: IC = f(IBE) khi UCE = const Nhận xét: Đặc tính và IB phụ thuộc và UBE, UBE càng lớn thì IB càng lớn. Đặc tính ra xét trên một đặc tuyến IC phụ thuộc tuyến tình vào UCE khi UCe nhỏ. IC không phụ thuộc vào UCE khi UCE lớn. UCE nhỏ nhỏ IC không phụ thuộc vào IB UCE lờn IC phụ thuộc tuyến tình vàoIB Kết Luận UCE Bão hòa UCE bão hòa=0 IC= β.IB  Tính chất khuếch đại. - Các chế độ làm việc. Chế độ khuếch đại tín hiệu vùng 3 IC,UCE khác 0 Chế độ khóa ON Ik khác 0, Uk=0 vùng 1 OFF Ik=0, Uk khác 0 vùng 2 3. Bài tập. Mạch Khuếch Đại Âm Thanh Dùng BJT Yêu cầu mạch khuếch đại âm thanh: - Âm thanh được khuếch đại lên rõ ràng. - Âm thanh đầu ra không bị méo. - Hạn chế được tối đa các âm thanh không mong muốn. Thiết kế Mạch nguyên lý linh kiện: Điện trở: 27k(ôm)*2, 100k(ôm), 15(ôm), 1k(ôm), 22k(ôm), 470(ôm), 330(ôm) , 1(ôm)*2. Transistor: Q1(BC109); Q2(2N3906); Q3(A564); Q4(c828). Loa: RL 8(ôm). Chiết áp: PR1 470(ôm).Diod(1N4148)*2 Nguồn 1 chiều: DC 15V. Kết quả: Qua bài này chúng em cảm thấy rất thú vị và rút ra đươc nhiều kinh nghiệm bổ ích, trong quá trình từ lý thuyết, tới thực tế, khi làm ra một sản phẩm mạch điện tử. Đồng thời hiểu rõ hơn, về nguyên lý hoạt động của mạch điện tử, và một số linh kiện điện tử cơ bản. Nó cũng rèn luyện cho chúng em cách tổ, chức làm việc theo nhóm.