Ηλεκτρονικά και Gadgets
Η ηλεκτρονική είναι ο κλάδος της επιστήμης, της μηχανικής και της τεχνολογίας που ασχολείται με ηλεκτρικά κυκλώματα που περιλαμβάνουν ενεργά ηλεκτρικά εξαρτήματα όπως σωλήνες κενού, τρανζίστορ, διόδους και ολοκληρωμένα κυκλώματα και συναφείς τεχνολογίες παθητικής διασύνδεσης. Η μη γραμμική συμπεριφορά των ενεργών συστατικών και η ικανότητά τους να ελέγχουν τις ροές ηλεκτρονίων καθιστά δυνατή την ενίσχυση των ασθενών σημάτων και συνήθως εφαρμόζεται στην επεξεργασία πληροφοριών και σημάτων. Ομοίως, η δυνατότητα των ηλεκτρονικών συσκευών να λειτουργούν ως διακόπτες καθιστά δυνατή την ψηφιακή επεξεργασία πληροφοριών. Οι τεχνολογίες διασύνδεσης, όπως οι πίνακες κυκλωμάτων, η τεχνολογία συσκευασίας ηλεκτρονικών ειδών και άλλες ποικίλες μορφές ολοκληρωμένης λειτουργικότητας της υποδομής επικοινωνιών και η μετατροπή των μικτών εξαρτημάτων σε λειτουργικό σύστημα.
Ένα gadget είναι ένα μικρό τεχνολογικό αντικείμενο που έχει μια συγκεκριμένη λειτουργία, αλλά συχνά θεωρείται ως καινοτομία. Τα gadgets θεωρούνται πάντοτε ως πιο ασυνήθιστα ή έξυπνα σχεδιασμένα από τα κανονικά τεχνολογικά αντικείμενα κατά το χρόνο της εφεύρεσης τους. Τα gadgets μερικές φορές αναφέρονται επίσης ως gizmos.
Η ηλεκτρονική διακρίνεται από την ηλεκτρική και ηλεκτρομηχανική επιστήμη και τεχνολογία, η οποία ασχολείται με την παραγωγή, τη διανομή, τη μεταγωγή, την αποθήκευση και τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας από και προς άλλες μορφές ενέργειας με τη χρήση συρμάτων, κινητήρων, γεννητριών, μπαταριών, διακοπτών, μετασχηματιστών, και άλλα παθητικά στοιχεία. Αυτή η διάκριση ξεκίνησε γύρω από το 1906 με την εφεύρεση του Lee De Forest της τριόδου, η οποία κατέστησε δυνατή την ηλεκτρική ενίσχυση των αδύναμων ραδιοσήμων και των ακουστικών σημάτων με μια μη μηχανική συσκευή. Μέχρι το 1950 αυτό το πεδίο ονομάστηκε τεχνολογία ραδιοφώνου, επειδή η κύρια εφαρμογή της ήταν η σχεδίαση και η θεωρία των ραδιοφωνικών πομπών, των δεκτών και των σωλήνων κενού.
Σήμερα, οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούν εξαρτήματα ημιαγωγών για τον έλεγχο ηλεκτρονίων. Η μελέτη των συσκευών ημιαγωγών και της σχετικής τεχνολογίας θεωρείται κλάδος της φυσικής στερεάς κατάστασης, ενώ ο σχεδιασμός και η κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων εμπίπτουν στην ηλεκτρονική μηχανική. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στις πτυχές μηχανικής των ηλεκτρονικών.
Ένα ηλεκτρονικό στοιχείο είναι κάθε φυσική οντότητα σε ένα ηλεκτρονικό σύστημα που χρησιμοποιείται για να επηρεάσει τα ηλεκτρόνια ή τα συναφή πεδία τους με τον επιθυμητό τρόπο, σύμφωνα με την προβλεπόμενη λειτουργία του ηλεκτρονικού συστήματος. Τα εξαρτήματα γενικά προορίζονται να συνδεθούν μεταξύ τους, συνήθως με τη συγκόλληση σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), για τη δημιουργία ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος με συγκεκριμένη λειτουργία (π.χ. ενισχυτής, ραδιοφωνικός δέκτης ή ταλαντωτής). Τα εξαρτήματα μπορούν να συσκευάζονται μεμονωμένα ή σε πιο σύνθετες ομάδες ως ολοκληρωμένα κυκλώματα. Μερικά κοινά ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι πυκνωτές, επαγωγείς, αντιστάσεις, δίοδοι, τρανζίστορ κλπ. Τα εξαρτήματα συχνά κατηγοριοποιούνται ως ενεργά (π.χ. τρανζίστορ και θυρίστορ) ή παθητικά (π.χ. αντιστάσεις και πυκνωτές).
Οι περισσότερες αναλογικές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως οι ραδιοφωνικοί δέκτες, κατασκευάζονται από συνδυασμούς μερικών τύπων βασικών κυκλωμάτων. Τα αναλογικά κυκλώματα χρησιμοποιούν μια συνεχή τάση σε αντίθεση με τα διακριτά επίπεδα όπως στα ψηφιακά κυκλώματα. Ο αριθμός των διαφορετικών αναλογικών κυκλωμάτων που μέχρι τώρα έχουν επινοηθεί είναι τεράστιος, ειδικά επειδή ένα κύκλωμα μπορεί να οριστεί ως κάτι από ένα και μόνο συστατικό, σε συστήματα που περιέχουν χιλιάδες εξαρτήματα. Αναλογικά κυκλώματα ονομάζονται μερικές φορές γραμμικά κυκλώματα, αν και πολλά μη γραμμικά αποτελέσματα χρησιμοποιούνται σε αναλογικά κυκλώματα όπως ανάμεικτες, διαμορφωτές κλπ. Τα καλά παραδείγματα αναλογικών κυκλωμάτων περιλαμβάνουν ενισχυτές σωλήνων κενού και τρανζίστορ, ενισχυτές λειτουργίας και ταλαντωτές.
Κάποιος σπάνια βρίσκει σύγχρονα κυκλώματα τα οποία είναι εντελώς αναλογικά. Αυτές οι αναλογικές κυκλώματα μπορούν να χρησιμοποιούν ψηφιακές ή ακόμα και μικροεπεξεργαστές για να βελτιώσουν την απόδοση. Αυτός ο τύπος κυκλώματος καλείται συνήθως μικτό σήμα παρά αναλογικό ή ψηφιακό. Μερικές φορές μπορεί να είναι δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών κυκλωμάτων καθώς έχουν στοιχεία γραμμικής και μη γραμμικής λειτουργίας. Ένα παράδειγμα είναι ο συγκριτής που λαμβάνει ένα συνεχές εύρος τάσης αλλά παράγει μόνο ένα από τα δύο επίπεδα όπως σε ένα ψηφιακό κύκλωμα. Παρομοίως, ένας ενισχυτής τρανζίστορ υπερδιέγερσης μπορεί να πάρει τα χαρακτηριστικά ενός ελεγχόμενου διακόπτη που έχει ουσιαστικά δύο επίπεδα εξόδου.
Τα ψηφιακά κυκλώματα είναι ηλεκτρικά κυκλώματα που βασίζονται σε διάφορα διακριτά επίπεδα τάσης. Τα ψηφιακά κυκλώματα είναι η συνηθέστερη φυσική παράσταση της Boolean άλγεβρας και αποτελούν τη βάση όλων των ψηφιακών υπολογιστών. Για τους περισσότερους μηχανικούς, οι όροι ψηφιακό κύκλωμα, ψηφιακό σύστημα και λογική είναι εναλλάξιμοι στο πλαίσιο των ψηφιακών κυκλωμάτων. Τα περισσότερα ψηφιακά κυκλώματα χρησιμοποιούν ένα δυαδικό σύστημα με δύο επίπεδα τάσης με τα σήματα 0 και 1. Συχνά η λογική 0 θα είναι χαμηλότερη τάση και θα αναφέρεται ως Χαμηλή ενώ η λογική 1 αναφέρεται ως Υψηλή. Ωστόσο, ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν τον αντίστροφο ορισμό (0 είναι υψηλό) ή βασίζονται σε τρέχοντα. Έχει μελετηθεί η τριμερής (με τρία κράτη) λογική και έχουν γίνει μερικοί υπολογιστές πρωτότυπων. Οι υπολογιστές, τα ηλεκτρονικά ρολόγια και οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι κατασκευασμένοι από ψηφιακά κυκλώματα. Οι ψηφιακοί επεξεργαστές σήματος είναι ένα άλλο παράδειγμα.