Elektronik ist der Zweig der Physik, Technik und Technologie, die sich mit elektrischen Stromkreisen befasst, die aktive elektrische Bestandteile wie Vakuumtuben, Transistoren, Dioden und integrierte Stromkreise einschließen, und passive Verbindungstechnologien vereinigt haben. Das nichtlineare Verhalten von aktiven Bestandteilen und ihrer Fähigkeit, Elektronflüsse zu kontrollieren, macht Erweiterung von schwachen Signalen möglich und wird gewöhnlich auf die Information und Signalverarbeitung angewandt. Ähnlich macht die Fähigkeit von elektronischen Geräten, als Schalter zu handeln, Digitalinformation, die möglich in einer Prozession geht. Verbindungstechnologien wie Leiterplatten Elektronik vollenden Verpackungstechnologie und andere verschiedene Formen der Nachrichteninfrastruktur Stromkreis-Funktionalität und gestalten die Mischbestandteile in ein Arbeitssystem um.

Elektronik ist von der elektrischen und elektromechanischen Wissenschaft und Technologie verschieden, die sich mit der Generation, dem Vertrieb, der Schaltung, der Lagerung und der Konvertierung der elektrischen Energie zu und von anderen Energieformen mit Leitungen, Motoren, Generatoren, Batterien, Schaltern, Relais, Transformatoren, Widerständen und anderen passiven Bestandteilen befasst. Diese Unterscheidung hat 1906 mit der Erfindung durch Lee De Forest der Triode angefangen, die elektrische Erweiterung von schwachen Radiosignalen und mit einem nichtmechanischen Gerät möglichen Audiosignalen gemacht hat. Bis 1950 wurde dieses Feld "Radiotechnologie" genannt, weil seine Hauptanwendung das Design und die Theorie von Radiosendern, Empfängern und Vakuumtuben war.

Heute verwenden die meisten elektronischen Geräte Halbleiter-Bestandteile, um Elektronkontrolle durchzuführen. Die Studie von Halbleiter-Geräten und verwandter Technologie wird als ein Zweig der Physik des festen Zustands betrachtet, wohingegen das Design und der Aufbau von elektronischen Stromkreisen, um praktische Probleme zu beheben, unter der Elektronik-Technik kommen. Dieser Artikel konzentriert sich auf Technikaspekte der Elektronik.

Elektronische Geräte und Bestandteile

Ein elektronischer Bestandteil ist jede physische Entität in einem elektronischen System, das verwendet ist, um die Elektronen oder ihre verbundenen mit der beabsichtigten Funktion des elektronischen Systems gewissermaßen im Einklang stehenden Felder zu betreffen. Bestandteile sind allgemein beabsichtigt, um zusammen gewöhnlich verbunden zu werden, indem sie zu einer gedruckten Leiterplatte (PCB) verlötet wird, einen elektronischen Stromkreis mit einer besonderen Funktion (zum Beispiel ein Verstärker, Radioempfänger oder Oszillator) zu schaffen. Bestandteile können einzeln, oder in komplizierteren Gruppen als integrierte Stromkreise paketiert werden. Einige allgemeine elektronische Bestandteile sind Kondensatoren, Induktoren, Widerstände, Dioden, Transistoren, usw. werden Bestandteile häufig als aktiv (z.B Transistoren und thyristors) oder passiv (z.B Widerstände und Kondensatoren) kategorisiert.

Früh elektronische Bestandteile

Vakuumtuben waren einer der frühsten elektronischen Bestandteile. Sie haben Elektronik bis zu den 1950er Jahren beherrscht. Seit dieser Zeit haben Geräte des festen Zustands fast völlig übernommen. Vakuumtuben werden noch in einigen Fachmann-Anwendungen wie hohe Macht RF Verstärker, Kathode-Strahl-Tuben und einige Mikrowellengeräte verwendet.

Typen von Stromkreisen

Stromkreise und Bestandteile können in zwei Gruppen geteilt werden: Analogon und digital. Ein besonderes Gerät kann aus dem Schaltsystem bestehen, das ein oder ander oder eine Mischung der zwei Typen hat.

Analoge Stromkreise

Die meisten analogen elektronischen Geräte, wie Radioempfänger, werden von Kombinationen von einigen Typen von grundlegenden Stromkreisen gebaut. Analoge Stromkreise verwenden eine dauernde Reihe der Stromspannung im Vergleich mit getrennten Niveaus als in Digitalstromkreisen.

Die Zahl von verschiedenen analogen bis jetzt ausgedachten Stromkreisen ist besonders riesig, weil ein 'Stromkreis' als irgendetwas von einem einzelnen Bestandteil zu Systemen definiert werden kann, die Tausende von Bestandteilen enthalten.

Analoge Stromkreise werden manchmal geradlinige Stromkreise genannt, obwohl viele nichtlineare Effekten in analogen Stromkreisen wie Mixer, Modulatoren usw. verwendet werden. Gute Beispiele von analogen Stromkreisen schließen Vakuumtube- und Transistor-Verstärker, betriebliche Verstärker und Oszillatoren ein.

Man findet selten moderne Stromkreise, die völlig analog sind. An diesen Tagen kann analoges Schaltsystem digital oder sogar Mikroprozessor-Techniken verwenden, um Leistung zu verbessern. Dieser Typ des Stromkreises wird gewöhnlich "gemischtes Signal" aber nicht Analogon oder digital genannt.

Manchmal kann es schwierig sein, zwischen analogen und digitalen Stromkreisen zu differenzieren, weil sie Elemente sowohl der geradlinigen als auch nichtlinearen Operation haben. Ein Beispiel ist der comparator, der in einer dauernden Reihe der Stromspannung, aber nur Produktionen eines von zwei Niveaus als in einem Digitalstromkreis nimmt. Ähnlich kann ein abgehetzter Transistor-Verstärker die Eigenschaften eines kontrollierten Schalters übernehmen, der im Wesentlichen zwei Niveaus der Produktion hat.

Digitalstromkreise

Digitalstromkreise sind elektrische auf mehreren getrennten Spannungspegeln gestützte Stromkreise. Digitalstromkreise sind die allgemeinste physische Darstellung der Algebra von Boolean, und sind die Basis aller Digitalcomputer. Den meisten Ingenieuren, die Begriffe "Digitalstromkreis", "sind Digitalsystem" und "Logik" im Zusammenhang von Digitalstromkreisen austauschbar.

Die meisten Digitalstromkreise verwenden ein binäres System mit zwei Spannungspegeln etikettiert "0" und "1". Häufig wird Logik "0" eine niedrigere Stromspannung und verwiesen auf als "Niedrig" sein, während Logik "1" "Hoch" genannt wird. Jedoch verwenden einige Systeme die Rückdefinition ("0" ist "Hoch"), oder sind gestützt aktuell. Dreifältig (mit drei Staaten) ist Logik, und einige gemachte Prototyp-Computer studiert worden.

Computer, elektronische Uhren und programmierbare Logikkontrolleure (hat gepflegt, Industrieprozesse zu kontrollieren), werden Digitalstromkreise gebaut. Digitalsignalverarbeiter sind ein anderes Beispiel.

Bausteine:

• Logiktore
• Vipern
• Zehensandalen
• Schalter
• Register
• Multiplexers
• Schmitt löst aus

Hoch einheitliche Geräte:

• Mikroprozessoren
• Mikrokontrolleure
• Anwendungsspezifischer einheitlicher Stromkreis (ASIC)
• Digitalsignalverarbeiter (DSP)
• Feldprogrammierbare Tor-Reihe (FPGA)

Hitzeverschwendung und Thermalmanagement

Durch das elektronische Schaltsystem erzeugte Hitze muss zerstreut werden, um unmittelbaren Misserfolg zu verhindern und langfristige Zuverlässigkeit zu verbessern. Techniken für die Hitzeverschwendung können Hitzebecken und Anhänger für die Luftkühlung und andere Formen des Computers einschließen, der wie das Wasserabkühlen kühl wird. Diese Techniken verwenden Konvektion, Leitung, & Radiation der Hitzeenergie.

Geräusch

Geräusch wird mit allen elektronischen Stromkreisen vereinigt. Geräusch wird als unerwünschte auf einem nützlichen Signal superaufgestellte Störungen definiert, die dazu neigen, seinen Informationsinhalt zu verdunkeln. Geräusch ist nicht dasselbe als durch einen Stromkreis verursachte Signalverzerrung. Geräusch kann elektromagnetisch oder thermisch erzeugt werden, der durch das Senken der Betriebstemperatur des Stromkreises vermindert werden kann. Andere Typen des Geräusches, wie Schuss-Geräusch können nicht entfernt werden, wie sie wegen Beschränkungen in physikalischen Eigenschaften sind.

Elektronik-Theorie

Mathematische Methoden sind zur Studie der Elektronik integriert. Um tüchtig in der Elektronik zu werden, ist es auch notwendig, tüchtig in der Mathematik der Stromkreis-Analyse zu werden.

Stromkreis-Analyse ist die Studie von Methoden, allgemein geradlinige Systeme für unbekannte Variablen wie die Stromspannung an einem bestimmten Knoten oder dem Strom durch einen bestimmten Zweig eines Netzes zu lösen. Ein allgemeines analytisches Werkzeug dafür ist der GEWÜRZ-Stromkreis-Simulator.

Auch wichtig für die Elektronik ist die Studie und das Verstehen der elektromagnetischen Feldtheorie.

Elektronik-Laboratorium

Wegen der empirischen Natur der Elektronik-Theorie ist Laborexperimentieren ein wichtiger Teil der Studie der Elektronik. Diese Experimente werden verwendet, um Gesetze und Lehrsätze wie das Gesetz des Ohms, die Gesetze von Kirchhoff usw. zu beweisen, nachzuprüfen, und zu verstärken. Historisch haben Elektronik-Laboratorien aus Elektronik-Geräten und in einem physischen Raum gelegener Ausrüstung bestanden, obwohl in neueren Jahren die Tendenz zur Elektronik-Laboratorium-Simulierungssoftware, wie CircuitLogix, Multisim und PSpice gewesen ist.

Computer hat Design geholfen (CAD)

Heutige Elektronikingenieure sind in der Lage zu entwickeln Stromkreise mit vorverfertigten Bausteinen wie Macht, liefert Halbleiter (wie Transistoren), und integrierte Stromkreise. Elektronische Designautomationssoftwareprogramme schließen schematische Festnahme-Programme und gedruckte Leiterplatte-Designprogramme ein. Populäre Namen in der EDA Softwarewelt sind NI Multisim, Rhythmus (ORCAD), Adler PCB und Schematisch, Mentor (POLSTERT PCB und LOGIK Schematisch AUS), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), gEDA, KiCad und viele andere.

Baumethoden

Viele verschiedene Methoden, Bestandteile zu verbinden, sind im Laufe der Jahre verwendet worden. Zum Beispiel hat frühe Elektronik häufig Punkt verwendet, um Verdrahtung mit Holzbrotschneidebrettern beigefügten Bestandteilen anzuspitzen, um Stromkreise zu bauen. Aufbau von Cordwood und Leitungshüllen waren andere verwendete Methoden. Modernste Tageselektronik verwendet jetzt gedruckte Leiterplatten, die aus Materialien wie FR4 oder das preiswertere gemacht sind (und weniger widerstandsfähig sind) Synthetisches Harz Verpfändetes Papier (SRBP, auch bekannt als Paxoline/Paxolin (Warenzeichen) und FR2) - charakterisiert durch seine hellgelbe-zu-braun Farbe. Gesundheit und mit dem Elektronik-Zusammenbau vereinigte Umweltsorgen haben vergrößerte Aufmerksamkeit in den letzten Jahren besonders für Produkte gewonnen, die zur Europäischen Union, mit seiner Beschränkung der Gefährlichen Substanz-Direktive (RoHS) und Überflüssigen Elektrischen und Elektronischen Ausrüstungsdirektive (WEEE) bestimmt sind, der in Kraft im Juli 2006 eingetreten ist.

Siehe auch

• Atomtronics
• Audiotechnik
• Sendungstechnik
• Computertechnik
• Elektronische Technik
• Index von Elektronik-Artikeln
• Seeelektronik
• Macht-Elektronik
• Gedruckte Leiterplatte
• Robotertechnik
• Vergeuden Sie elektrische und elektronische Ausrüstungsdirektive

Weiterführende Literatur

• Die Kunst der internationalen Elektronik-Standardbuchnummer 978-0-521-37095-0
• Online-Kurs über Computational Electronics auf Nanohub.org

Links

• Elektrisch und Elektronik-Webportal
• Elektronik-Tutorenkurse, Projekte und Software
• Marine-1998-Marineelektrizität und Elektronik-Lehrreihe (NEETS)
• HIRSCHKUH 1998 Elektrische Wissenschaft, Grundlagen-Handbuch, 4 vols.
• Vol. 1, Grundlegende Elektrische Theorie, Grundlegende Gleichstrom-Theorie
• Vol. 2, Gleichstrom-Stromkreise, Batterien, Generatoren, Motoren
• Vol. 3, Grundlegende AC Theorie, Grundlegende AC Reaktive Bestandteile, Grundlegende AC Macht, Grundlegende AC Generatoren
• Vol. 4, AC Motors, Transformers, Test Instruments & Measuring Devices, Elektrische Verteilersysteme