Elektroonika ja vidinad
Elektroonika on teaduse, tehnika ja tehnoloogia haru, mis tegeleb aktiivsete elektriliste komponentidega nagu vaakumtorud, transistorid, dioodid ja integreeritud vooluringid hõlmavate elektriskeemidega ning nendega seotud passiivsete sidumistehnoloogiatega. Aktiivkomponentide mittelineaarne käitumine ja nende võime elektronide vooge juhtida muudab nõrkade signaalide võimendamise võimalikuks ja seda rakendatakse tavaliselt teabe ja signaali töötlemisel. Sarnaselt võimaldab elektrooniliste seadmete võimalus toimida lülititena digitaalset teabe töötlemist. Sidumistehnoloogiad, näiteks trükkplaadid, elektroonika pakenditehnoloogia ja muud sideinfrastruktuuri erinevad vormid, täidavad vooluahela funktsionaalsust ja muudavad segatud komponendid töötavaks süsteemiks.
Vidin on väike tehnoloogiline objekt, millel on konkreetne funktsioon, kuid mida sageli peetakse uudsuseks. Vidinaid peetakse alati nende tavapärasest tehnoloogilisest objektist ebatavalisemalt või nutikamalt konstrueerituks. Vidinaid nimetatakse mõnikord ka gizmiteks.
Elektroonika erineb elektri- ja elektromehaanilisest teadusest ja tehnoloogiast, mis tegeleb elektrienergia genereerimise, jaotamise, lülitamise, salvestamise ja muundamisega teistesse energiavormidesse ja muudest energiavormidest juhtmete, mootorite, generaatorite, akude, lülitite, releede, trafode, takistite abil ja muud passiivsed komponendid. See eristamine algas umbes 1906. aasta paiku trioodi Lee De Foresti leiutamisega, mis võimaldas nõrkade raadiosignaalide ja helisignaalide elektrilist võimendamist mittemehaanilise seadme abil. Kuni 1950. aastani nimetati seda välja raadiotehnoloogiaks, kuna selle peamine rakendus oli raadiosaatjate, vastuvõtjate ja vaakumtorude disain ja teooria.
Tänapäeval kasutab enamik elektroonilisi seadmeid elektronide juhtimiseks pooljuhtkomponente. Pooljuhtseadmete ja nendega seotud tehnoloogia uurimist peetakse tahkisfüüsika haruks, samas kui praktiliste probleemide lahendamiseks mõeldud elektrooniliste vooluahelate projekteerimine ja ehitamine kuulub elektroonikatööstuse valdkonda. See artikkel keskendub elektroonika tehnilistele aspektidele.
Elektrooniline komponent on mis tahes füüsiline üksus elektroonilises süsteemis, mida kasutatakse elektronide või nendega seotud väljade mõjutamiseks soovitud viisil, kooskõlas elektroonilise süsteemi kavandatud funktsiooniga. Komponendid on tavaliselt mõeldud ühendamiseks omavahel, tavaliselt jootmise teel trükiplaadile (PCB), et luua konkreetse funktsiooniga elektrooniline vooluring (näiteks võimendi, raadiovastuvõtja või ostsillaator). Komponente võib integreeritud vooluahelana pakkida üksikult või keerukamatesse rühmadesse. Mõned levinumad elektroonilised komponendid on kondensaatorid, induktiivpoolid, takistid, dioodid, transistorid jne. Komponendid liigitatakse sageli aktiivseteks (nt transistorid ja türistorid) või passiivseteks (nt takistid ja kondensaatorid).
Enamik analoogseid elektroonikaseadmeid, nagu näiteks raadiovastuvõtjad, on valmistatud mõnda tüüpi põhiskeemide kombinatsioonidest. Analoogvooluahelad kasutavad diskreetsete tasemete asemel pidevat pingevahemikku nagu digitaalskeemides. Erinevate analooglülituste arv on siiani välja töötatud tohutult, eriti seetõttu, et vooluahelat võib defineerida ükskõik kui ühe komponendina kuni tuhandete komponentidega süsteemideni. Analooglülitusi nimetatakse mõnikord lineaarseteks vooluringideks, ehkki analooglülitustes, näiteks mikserites, modulaatorites jne kasutatakse palju mittelineaarseid efekte. Analooglülituste heade näidete hulka kuuluvad vaakumtorude ja transistoride võimendid, operatsioonivõimendid ja ostsillaatorid.
Harva leiab moodsaid vooluahelaid, mis on täiesti analoogsed. Nendel päevadel võivad analooglülitused jõudluse parandamiseks kasutada digitaalseid või isegi mikroprotsessoritehnikaid. Seda tüüpi vooluringi nimetatakse tavaliselt segasignaaliks, mitte analoog- või digitaalsignaaliks. Mõnikord võib olla keeruline vahet teha analoog- ja digitaallülituste vahel, kuna neil on nii lineaarse kui ka mittelineaarse töö elemente. Näiteks võib tuua komparaatori, mis võtab pidevalt pingevahemikku, kuid väljastab ainult ühe kahest tasandist nagu digitaalskeemis. Samuti võib kiirendatud transistori võimendi omandada kontrollitava lüliti omadused, millel on sisuliselt kaks väljundtaset.
Digitaalahelad on elektriahelad, mis põhinevad paljudel diskreetsetel pingetasemetel. Digitaalahelad on Boolei algebra kõige tavalisem füüsiline kujutis ja on kõigi digitaalarvutite alus. Enamiku inseneride jaoks on mõisted digitaalne vooluring, digitaalsüsteem ja loogika digitaalahelate kontekstis omavahel asendatavad. Enamik digitaalseid vooluahelaid kasutab binaarsüsteemi, millel on kaks pingetasetust tähisega 0 ja 1. Loogika 0 on sageli madalam pinge ja seda nimetatakse madalaks, samas kui loogikat 1 nimetatakse kõrgeks. Kuid mõned süsteemid kasutavad vastupidist määratlust (0 on kõrge) või põhinevad voolul. Kolme oleku (kolme olekuga) loogikat on uuritud ja mõned prototüüparvutid tehtud. Arvutid, elektroonilised kellad ja programmeeritavad loogikakontrollerid on valmistatud digitaalskeemidest. Veel üks näide on digitaalsignaaliprotsessorid.