אלקטרוניקה וגאדג'טים
אלקטרוניקה היא ענף המדע, ההנדסה והטכנולוגיה העוסק במעגלים חשמליים הכוללים רכיבים חשמליים פעילים כמו צינורות ואקום, טרנזיסטורים, דיודות ומעגלים משולבים, וטכנולוגיות חיבור פסיביות נלוות. ההתנהגות הלא לינארית של רכיבים פעילים ויכולתם לשלוט בזרימת אלקטרונים מאפשרת הגברה של אותות חלשים והיא מוחלת בדרך כלל על מידע ועיבוד אותות. באופן דומה, היכולת של מכשירים אלקטרוניים לפעול כמתגים מאפשרת עיבוד מידע דיגיטלי. טכנולוגיות קישוריות כמו מעגלים, טכנולוגיית אריזות אלקטרוניקה וצורות מגוונות אחרות של תשתית תקשורת משלימות פונקציונליות של מעגלים והופכות את הרכיבים המעורבים למערכת עבודה.
גאדג'ט הוא אובייקט טכנולוגי קטן שיש לו פונקציה מסוימת, אך לעתים קרובות הוא נחשב כחידוש. גאדג'טים נחשבים תמיד כמעוצבים בצורה חריגה או חכמה יותר מאובייקטים טכנולוגיים רגילים בזמן המצאתם. גאדג'טים מכונים לפעמים גם גיזמות.
האלקטרוניקה נבדלת ממדע וטכנולוגיה מכניים חשמליים ואלקטרו, העוסקים בייצור, הפצה, מיתוג, אחסון והמרה של אנרגיה חשמלית וממנה צורות אנרגיה אחרות באמצעות חוטים, מנועים, גנרטורים, סוללות, מתגים, ממסרים, שנאים, נגדים. ורכיבים פסיביים אחרים. הבחנה זו החלה בסביבות 1906 עם המצאתו של לי דה פורסט של הטריודה, אשר אפשרה הגברה חשמלית של אותות רדיו חלשים ואותות שמע באמצעות מכשיר שאינו מכני. עד 1950 נקרא תחום זה טכנולוגיית רדיו מכיוון שיישומו העיקרי היה העיצוב והתיאוריה של משדרי רדיו, מקלטים וצינורות ואקום.
כיום, רוב המכשירים האלקטרוניים משתמשים ברכיבי מוליכים למחצה לביצוע בקרת אלקטרונים. לימוד מכשירי מוליכים למחצה וטכנולוגיה נלווית נחשב לענף של פיזיקה במצב מוצק, ואילו תכנון והקמה של מעגלים אלקטרוניים לפתרון בעיות מעשיות נתונים להנדסת אלקטרוניקה. מאמר זה מתמקד בהיבטים הנדסיים של אלקטרוניקה.
רכיב אלקטרוני הוא כל ישות פיזית במערכת אלקטרונית המשמשת להשפעה על האלקטרונים או על השדות הקשורים אליהם באופן רצוי העולה בקנה אחד עם הפונקציה המיועדת של המערכת האלקטרונית. רכיבים מיועדים בדרך כלל להיות מחוברים יחד, בדרך כלל על ידי הלחמה ללוח מעגלים מודפס (PCB), כדי ליצור מעגל אלקטרוני עם פונקציה מסוימת (למשל מגבר, מקלט רדיו או מתנד). רכיבים עשויים להיות ארוזים באופן יחיד או בקבוצות מורכבות יותר כמעגלים משולבים. חלק מהרכיבים האלקטרוניים הנפוצים הם קבלים, משרנים, נגדים, דיודות, טרנזיסטורים וכו '. רכיבים מסווגים לעיתים קרובות כפעילים (למשל טרנזיסטורים ותיריסטורים) או כפסיביים (למשל נגדים וקבלים).
רוב המכשירים האלקטרוניים האנלוגיים, כמו מקלטים לרדיו, בנויים משילובים של כמה סוגים של מעגלים בסיסיים. מעגלים אנלוגיים משתמשים בטווח מתח רצוף בניגוד לרמות דיסקרטיות כמו במעגלים דיגיטליים. מספר המעגלים האנלוגיים השונים שתוכננו עד כה הוא עצום, בייחוד מכיוון שניתן להגדיר מעגל מכל רכיב בודד ועד מערכות המכילות אלפי רכיבים. מעגלים אנלוגיים נקראים לעיתים מעגלים לינאריים אם כי נעשה שימוש בהשפעות לא-לינאריות רבות במעגלים אנלוגיים כגון מערבלים, מאפננים וכו '. דוגמאות טובות למעגלים אנלוגיים כוללים מגברי צינור ואקום, טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים ומתנדים.
לעתים נדירות מוצאים מעגלים מודרניים שהם אנלוגיים לחלוטין. בימינו מעגלים אנלוגיים עשויים להשתמש בטכניקות דיגיטליות או אפילו במעבד כדי לשפר את הביצועים. סוג זה של מעגל נקרא בדרך כלל אות מעורב ולא אנלוגי או דיגיטלי. לפעמים זה יכול להיות קשה להבדיל בין מעגלים אנלוגיים ודיגיטליים מכיוון שיש להם אלמנטים של פעולה לינארית ולא ליניארית. דוגמה היא המשווה שלוקח טווח מתח רצוף אך מוציא רק אחת משתי רמות כמו במעגל דיגיטלי. באופן דומה, מגבר טרנזיסטור מונע יתר על המידה יכול לקבל את המאפיינים של מתג מבוקר בעל למעשה שתי רמות פלט.
מעגלים דיגיטליים הם מעגלים חשמליים המבוססים על מספר רמות מתח בדידות. מעגלים דיגיטליים הם הייצוג הפיזי הנפוץ ביותר של אלגברה בוליאנית והם הבסיס לכל המחשבים הדיגיטליים. בעיני רוב המהנדסים המונחים מעגל דיגיטלי, מערכת דיגיטלית והגיון ניתנים להחלפה בהקשר למעגלים דיגיטליים. מרבית המעגלים הדיגיטליים משתמשים במערכת בינארית עם שתי רמות מתח שכותרות 0 ו- 1. לרוב ההיגיון 0 יהיה מתח נמוך יותר ונקרא Low ואילו לוגיקה 1 מכונה High. עם זאת, יש מערכות המשתמשות בהגדרה הפוכה (0 היא גבוהה) או שהן מבוססות על זרם. לוגיקה טרנרית (עם שלוש מצבים) נחקרה, וכמה מחשבי אב טיפוס נוצרו. מחשבים, שעונים אלקטרוניים ובקרי לוגיקה ניתנים לתכנות בנויים ממעגלים דיגיטליים. מעבדי אותות דיגיטליים הם דוגמה נוספת.