BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG ppt

Bước chân vào ngành này, bạn có thể trở thành nhà nghiên cứu, sáng tạo các công nghệ mới, thiết bị Điện tử Viễn thông mới hay làm việc trong lĩnh vực mạng, viễnthông, lĩnh vực định vị dẫ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

*************

BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Chiến

MSSV: 20101158

I Giới thiệu ngành điện tử viễn

thông

Với tốc độ phát triển trong khoa học - công nghệ từ cuối thế kỉ 20 và tiếp tụcđầu thế kỉ 21 có tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của các ngành kĩ thuật nói chung và ngành điện tử viễn thông nói riêng Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu

về ngành điện tử viễn thông

1.1 Giới thiệu chung

Từ chiếc máy điện báo 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 quát toàn thế giới được ví như hệ thần kinh của Trái Đất Bước chân vào ngành này, bạn có thể trở thành nhà nghiên cứu, sáng tạo các công nghệ mới, thiết bị Điện tử Viễn thông mới hay làm việc trong lĩnh vực mạng, viễnthông, lĩnh vực định vị dẫn đường, lĩnh vực điện tử y sinh, lĩnh vực âm thanh, hình ảnh

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

Làm việc trong ngành này, bạn có thể lựa chọn một trong số các lĩnh vực sau:

- 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 gần gũi nhau Ở Việt Nam, ngànhĐiện 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 rất lớn.

1.2 Lịch sử phát triển

-Lịch sử điện tử và linh kiện bán dẫn

Tròn 60 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

Transistor hoạt động đầu tiên được giới thiệu ngay trước lễ Giáng sinh năm

1947 nhưng 6 tháng sau đó mới 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

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 Electronic Nummerical Intgrator and Calculator) Chiếc máy tính có 18000 bóng ĐT, chiếm DT: 167 m2, tiêu thụ điện 140 KW/h

(ENIAC-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 pháttriển liên tục cho đến hiện nay Các thế hệ IBM PC thường gắn với thế hệ CPU của Intel

-Lịch sử viễn thông

Viễn thông là một thuật ngữ liên quan tới việc truyền tin và tín hiệu Ngay từngày 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, có thể nói thuật ngữ viễn thông đã có từ xa xưa

Tuy nhiên có thể nói, khái niệm viễn thông được chính thức sử dụng khi cha

đẻ của máy điện báo Samuel Finley Breese Morse sau bao ngày đêm nghiên cứu vất vả, ông đã sáng chế 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 conngười cũng tăng lên theo hàm số mũ

Ngành VT 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 hìnhtheo yêu cầu), và dữ liệu Internet băng rộng thúc đẩy ngành công nghệ thôngtin 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

1.3 Các hướng chuyên môn của điện tử viễn thông

1.3.1 Hướng Điện tử (Electronics): Vi điện tử, công nghệ và thiết kế vi

mạch, vi cơ điện tử, giới thiệu điện tử nano

Công nghệ bán dẫn và linh kiện ở Nhật sẽ sớm vượt qua hai công nghệp khổng lồ là sắt thép và ô tô Xuất khẩu điện tử (và linh kiện máy tính) trong nước đạt 1,5 tỷ đô la/năm Công ty Nidec (Nhật) công bố đầu tư trên 1 tỷ đô

la riêng ở Khu công nghệp cao Tp.HCM Nhiều công ty điện tử Việt nam đã

có các thương hiệu điện tử riêng rất thành công (Hanel, Vitek, Belco, Tiến Đạt )

1.3.2 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

Công ty Canon (Nhật) mở nhà máy sản xuất máy in laser lớn nhất thế giới ở Việt nam, Công ty Intel (Mỹ) (lớn nhất thế giới về linh kiện máy tính) sẽ đầu

tư hơn 1 tỷ đô la vào Khu công nghiệp cao Tp.HCM

1.3.3 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

Trên thế giới ngành công nghiệp viễn thông đang ở vị trí thứ ba sau ngành hàng không và ngân hàng nhưng theo dự kiến sẽ tiến lên vị trí số 1 về giá trị.Doanh thu từ dịch vụ viễn thông và Internet của Việt nam sẽ đạt 3,5 tỷ đô la/năm trong vài năm tới và trở thành nền kinh tế mũi nhọn Nhà nước sẽ đầu

tư lớn vào viễn thông nông thôn

1.3.4 Hướng Điện tử y sinh (Biomedical Electronics): Đo đạc và xử lý tín

hiệu, phần mềm, thiết bị

Lĩnh vực y tế là nơi ứng dụng trình độ cao điện tử và tin học cho việc xử lý tín hiệu (điện tim, điện não, siêu âm, chụp cắt lớp ) và thiết bị (có cái có giátrị vài trăm ngàn đô la trở lên) Công nghệ sinh học là ngành mũi nhọn của nhiều nước và nước ta Khoa học, công nghệ, thiết bị ứng dụng vào đây rất hiện đại

1.4 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

1.5 So sánh với một số ngành nghề gần với điện tử viễn thông:

Điện tử viễn thông là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có phạm vi làm việc rộng, trải dài từ các linh kiện điện tử, cấu trúc phần cứng máy tính, các loại phần mềm nhúng điều khiển thiết bị (mảng cơ sở hạ tầng - hệ thống phần cứng cấp thấp) cho đến các hệ thống mạng máy tính và viễn thông, các phần mềm ứng dụng, hệ thống thông tin quản lý (mảng kiến trúc thượng tầng – phần mềm ứng dụng cấp cao) Do đó các bạn theo nghiệp này nếu chịu khó học tập, tìm hiểu và rèn luyện thì có khả năng thích nghi tốt với rất nhiều loại môi trưởng làm việc sau này Do đó có thể nói, điện tử viễn thông là sự tổng hợp và dung hòa giữa các ngành khối kỹ thuật khác như CNTT, cơ điện

tử, vật lý điện tử, tự động hóa (điều khiển tự động), điện tử tin học, … Cụ thể, ta có thể phân hướng đi như sau

- Hướng vi điện tử: thiết kế IC, các loại chip điện tử, vi điều khiển và vi xử

lý kích thước nhỏ (Gần với vật lý điện tử, điện tử tin học)

- Hướng lập trình phần mềm nhúng và điều khiển thiết bị: thiết kế hệ

thống, lập trình điều khiển phần cứng bằng các bộ vi điều khiển và vi xử lý nhằm xây dựng, thiết kế, điều khiển và quản lý các hệ thống máy móc để phục vụ quá trình lao động sản xuất và đời sống sinh hoạt của con người (Gần với tự động hóa, điều khiển tự động, cơ điện tử, kỹ thuật máy tính)

- Hướng tin học và phần mềm ứng dụng: dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng

phần cứng đã có sẵn, nhóm ngành này sẽ viết các chương trình hệ điều hành

và những ứng dụng quản lý có thể hoạt động trên nền đó nhằm giúp người

sử dụng có thể giao tiếp, tương tác, điều khiển được hệ thống phần cứng cũng như thực hiện quá trình xử lý thông tin và dữ liệu sau đó (Gần với CNTT, khoa học máy tính)

- Hướng mạng máy tính và viễn thông: lúc này thì hầu như mọi thiết bị cấu

kiện máy móc đã được khởi tạo từ các khâu trước Giờ đây trước mắt bạn là các linh kiện điện tử, hệ thống máy tính, mạng và viễn thông đã sẵn sàng đi vào hoạt động, nhiệm vụ của bạn là biết cách kết nối chúng lại theo mô hình mạng để toàn hệ thống có thể cùng làm việc một cách thông suốt và hiệu quảnhất (Gần với CNTT)

II Một số vấn đề trong ngành

1 Điện tử

☞Linh kiện điện tử thụ động là một linh kiện điện tử có thể hoạt động mà không cần cung cấp nguồn điện

- Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của

một vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

- Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện

được ngăn cách bởi điện môi Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái

dấu

- Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một linh kiện điện tử thụ động

tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua.Cuộn dây có biểu tượng mạch điện

có một độ tự cảm (hay từ dung) L đo bằng đơn vị Hen Ry (H)

- Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép

dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn.Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnhlưu thông thường, điốt Zener, LED Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung

là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.

☞Linh kiện điện tử thụ động là một linh kiện điện tử có thể hoạt động cần cung cấp nguồn điện

- Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị

khuếch đại hoặc một khóa điện tử Tranzitor là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các tranzitor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện

áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động.Tranzitor cũng thường được kết hợp

thành mạch tích hợp (IC),có thể tích hợp tới một tỷ tranzitor trên một diện tích nhỏ.

Một số tranzito

Cũng giống như điốt, tranzito được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP tranzito Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện

âm ta được một NPN tranzito

Mỗi tranzito đều có ba cực:

- Vi mạch tích hợp, hay vi mạch, hay mạch tích hợp (integrated circuit,

gọi tắt IC, còn gọi là chip theo thuật ngữ tiếng Anh) là các mạch điện chứa

các linh kiện bán dẫn (như transistor) và linh kiện điện tử thụ động (như điệntrở) được kết nối với nhau, kích thước cỡ micrômét (hoặc nhỏ hơn) chế tạo bởi công nghệ silicon cho lĩnh vực điện tử học

Các vi mạch tích hợp được thiết kế để đảm nhiệm một chức năng như một linh kiện phức hợp Một mạch tích hợp sẽ giúp giảm kích thước của mạch điện đi rất nhiều,bên cạnh đó là độ chính xác tăng lên.IC là một phần rất quan trọng của các mạch logic Có nhiều loại IC,lập trình được và cố định chức năng,không lập trình được.Mỗi IC có tính chất riêng về nhiệt độ,điện

thế giới hạn,công suất làm việc,được ghi trong bảng thông tin (datasheet) của nhà sản xuất Hiện nay, công nghệ silicon đang tính tới những giới hạn của vi mạch tích hợp và các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm ra một loại vật liệu mới có thể thay thế công nghệ silicon này.

- Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những thay đổi từ môi trường bên

ngoài và biến đổi thành các tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị khác Cảm biến là một trong ba thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển

Có nhiều loại cảm biến khác nhau như cảm biến nhiệt, cảm biến quang, cảm biến hồng ngoại,

 Biến trở tuyến tính, biến trở góc quay dùng để chuyển đổi sự dịch chuyển thành điện áp Ngoài ra còn có thể chuyển đổi kiểu điện cảm

và điện dung Nguyên tắc chung để đo các đại lượng không điện nhưnhiệt độ, quang thông, lực, ứng suất, kích thước, di chuyển, tốc độ bằng phương pháp điện là biến đổi chúng thành tín hiệu điện Cấu trúcthiết bị đo gồm ba thành phần:

o Bộ phận chuyển đổi hay cảm biến, cơ cấu đo điện và các sơ đồ mạch trung gian hay mạch gia ông tín hiệu ví dụ như mạch khuếch đại, chỉnh lưu, ổn định Cảm biến xenxin làm phần tử

đo lường trong các hệ bám sát góc quay, truyền chỉ thị góc quay

ở cự ly xa mà không thực hiện được bằng cơ khí

o Biến áp xoay (quay) dùng để biến đổi điện áp của cuộn sơ cấp hoặc góc quay của cuộn sơ cấp thành tín hiệu ra tương ứng với chúng Biến áp xoay sin, cos để đo góc quay của rôto, trên đặt cuộn sơ cấp, thành điện áp tỉ lệ thuận với sin hay cos của góc quay đó Biến áp xoay tuyến tính biến đổi độ lệch góc quay của rôto thành điện áp tỉ lệ tuyến tính

o Con quay 3 bậc tự do và con quay 2 bậc tụ do được sử dụng làm các bộ cảm biến đo sai lệch góc và đo tốc độ góc tuyệt đối trong các hệ thống ổn định đường ngắm của các dụng cụ quan sát và ngắm bắn

 Cảm biến tốc độ - bộ mã hóa quang học là đĩa mã trên có khắc vạch

mà ánh sáng có thể đi qua được Phía sau đĩa mã đặt phototransistor chịu tác dụng của một nguồn sáng Động cơ và đĩa mã được gắn đồng trục, khi quay ánh sáng chiếu đến phototransistor lúc bị ngăn lại, lúc không bị ngăn lại làm cho tín hiệu ở cực colecto là một chuỗi xung Trên đĩa mã có khắc hai vòng vạch, ngoài A trong B có cùng số vạch,