الکترونیک

علم حرکت بار در قطعات

الکترونیک دانشی است که به موضوع عبور جریان الکتریکی از چیزهایی مانند نیمه‌رساناها، مقاومت‌ها، القاگرها و خازن‌ها و آثار آن می‌پردازد. الکترونیک هم‌چنین شاخه‌ای از علم فیزیک است.

یک تراشه الکترونیکی از نوع SMD بر روی یک مدار

طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی برای حل مشکلات عملی قسمتی از مباحث موجود در مهندسی الکترونیک را تشکیل می‌دهد.[۱]

الکترونیک از علم و تکنولوژی الکتریکی و الکترومکانیکی فاصله گرفته ‌است. با ژنراتور، توزیع، انتقال، ذخیره و تبدیل انرژی الکتریکی به سایر اشکال انرژی و برعکس تبدیل می‌شود. با استفاده از ابزاری چون، سیم‌ها، موتور الکتریکی، باتری‌ها، کلیدها، رله‌ها، ترانسفورماتورها، مقاومت‌ها سایر اجزای غیرفعال است. این تمایز از سال ۱۹۰۶ و با اختراع ترایود به وسیله لی دفارست آغاز شد که تقویت سیگنال‌های رادیویی و شنیداری ضعیف بدون ابزار غیر مکانیکی صورت گرفت. قبل از ۱۹۵۰، نام این رشته «تکنولوژی رادیویی» بود؛ چراکه کاربرد اصلی آن در طراحی و تحلیل فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی و لامپ‌های خلأ بود.

هرچند در برخی موارد مطالعه اِلِمان‌های (قطعات) جدید نیمه‌رسانا و فناوری‌های نزدیک به آن شاخه‌ای از فیزیک (حالت جامد) در نظر گرفته می‌شود، این نوشتار بیش‌تر به مفاهیم مهندسی الکترونیک می‌پردازد.

مدارهای الکترونیکیویرایش

 
قطعات الکترونیکی

مدارهای الکترونیکی برای کارهای مختلفی استفاده می‌شود. کاربردهای اصلی آن‌ها عبارت ‌است از:

  1. کنترل و پردازش داده‌ها
  2. تبدیل و توزیع توان الکتریکی
  3. اجراء عملیات خاص

هر کدام از این کاربردها با میدان الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی سرو کار دارند. گرچه از انرژی الکتریکی در سال‌های انتهایی قرن ۱۹ برای انتقال پیام به وسیله تلگراف و تلفن استفاده می‌شد، اما بیشتر پیش‌رفت مربوط به علم الکترونیک پس از ساخت رادیو شکل گرفت. در یک نگاه ساده، یک سیستم الکترونیکی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:

  • ورودی: حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی (یا مبدل‌های انرژی). این تجهیزات سیگنال‌ها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت‌کرده و سپس آن‌ها را به جریان و ولتاژ (سیگنال‌های الکتریکی) تبدیل می‌کند.
  • پردازندهٔ سیگنال: این مدارها در واقع وظیفهٔ پردازش، تفسیر و تبدیل سیگنال‌های ورودی برای استفاده از آن‌ها در کاربرد مناسب را بر عهده دارد. معمولاً در این بخش پردازش سیگنال‌ها بر عهده پردازندهٔ سیگنال‌های دیجیتال است.
  • خروجی: فعال‌کننده یا دیگر تجهیزات (مانند مبدل‌های انرژی) که سیگنال‌های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب در خواهند آورد (مانند راه انداختن یک موتور یا پخش صدا از بلندگو).

برای مثال، یک تلویزیون هر سه بخش بالا را دارد. ورودی تلویزیون سیگنال‌های پراکنده‌شده در هوا را دریافت‌کرده (به وسیله آنتن) و آن‌ها را به ولتاژ و جریان مناسب برای کار دیگر بخش‌ها تبدیل می‌کند. پردازش‌گر سیگنال پس از دریافت داده‌ها از ورودی اطلاعات مورد نیاز مانند میزان روشنایی، رنگ و صدا را از آن استخراج می‌کند. در نهایت، قسمت خروجی این اطلاعات را دوباره به صورت فیزیکی در خواهد آورد. این کار به وسیله یک لامپ اشعه کاتدی (در مدل‌های قدیمی) یا نمایش‌گر ال‌سی‌دی برای نمایش تصویر و یک بلندگو برای پخش صدا انجام خواهد شد.

تاریخچه قطعات الکترونیکیویرایش

لامپ‌های خلاء یکی از اولین قطعات الکترونیکی بودند که در صنعت الکترونیک تا اواسط دههٔ ۱۹۸۰ میلادی حضور داشتند.[۲] از آن زمان به بعد، قطعات نیمه هادی بیش‌تر دنیای الکترونیک را در دست گرفت. با این‌حال، لامپ‌های خلاء هنوز هم در برخی از دستگاه‌ها مانند تقویت‌کننده‌های رادیویی قدرت بالا، لامپ‌های پرتوی کاتدی، تجهیزات صوتی تخصصی، تقویت‌کننده‌های گیتار و برخی از دستگاه‌های مایکروویو استفاده می‌شود.[۳] بعدها، با پیشرفت میکروالکترونیک، قطعات کوچک‌شده و به اشکال امروزی درآمدند. امروزه، مدارها تا حدّ زیادی از حالت سخت‌افزاری خارج شده و با بهره‌گیری از میکروکنترولر یا چیپ‌های «FPGA» و پیش‌رفت روزافزون آن‌ها پیش‌تر کارهای نرم‌افزاری پیاده می‌شود.

ریز کنترل‌گرویرایش

قطعاتی مثل ترانزیستور، آی‌سی، خازن، دیود، مقاومت و غیره در مدارهای الکترونیکی به‌کار می‌رود.

انواع مدارهای الکترونیکیویرایش

مدارهای الکترونیکی را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: آنالوگ و دیجیتال. یک دستگاه الکترونیکی ممکن است که از یک گروه یا ترکیبی از این دو گروه مداری تشکیل شده باشد.

اغلب دستگاه‌های الکترونیکی آنالوگ مانند گیرنده‌های رادیویی از ترکیب چند مدار ساخته شده‌اند. مدارهای آنالوگ با سطح ولتاژهای متنوع (و پیوسته‌ای) سر و کار دارد. مدارهای دیجیتال تنها دو سطح ولتاژ در آن‌ها تعریف شده ‌است.

مدار دیجیتال، از حضور حدّاقل یک قطعهٔ دیجیتالی در کنار سایر قطعات ساخته می‌شود.

در این نوع، هستهٔ اصلی مدار یک میکروپروسسور یا میکروکنترل‌گر و یا یک «IC» است که با سیگنال های گسسته (یا همان دیجیتال) و پیوسته (یا همان آنالوگ) به‌صورت هم‌زمان یا مجزّا در ارتباط است.

مدارهای آنالوگ صرفا از قطعات غیر دیجیتالی مثل خازن و مقاومت و سلف و … تشکیل شده‌اند که فقط با سیگنال های آنالوگ کار می‌کنند.

منبع تغذیه یا باتری نقش پمپ محرّک مدار را ایفاء می‌کند که باعث می‌شود جریان از سمت پتانسیل بشده‌ان در مدار جاری‌شده و با عبور از قطعه‌ها به پتانسیل کم‌تر برود.

جریان فقط در یک مدار بسته برقرار می‌شود و اگر در یک محل از مدار فاصله‌ای بیفتَد، جریان قطع خواهد شد.

به این حالت مدار باز (open circuit) گفته می‌شود.

اگر مدار را بدون حضور هیچ قطعه‌ای ببندیم و دو سر منبع ولتاژ را با یک سیم به‌هم وصل کنیم، در اثر این اتفاق و بنابر قانون اهم به دلیل صفر بودن مقاومت، جریان بی‌نهایت از سیم گذشته و منبع تغذیه و سیم را خواهند سوخت.

به این حالت مدار اتصال کوتاه (Short Circuit) گفته می‌شود.

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

[۴]

  1. الکترونیک(آفتاب)[پیوند مرده]
  2. Sōgo Okamura (1994). History of Electron Tubes. IOS Press. p. 5. ISBN 978-90-5199-145-1. Retrieved 5 December 2012.
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Electronics
  4. حافظی مطلق، ناصر. "الکترونیک کاربردی، جلد نحست: آزمایشگاه الکترونیک1". نگاران سبز، مشهد: 1391. شابک: 0-5-90536-600-978 :ISBN

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Electronics». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۷ ژانویه ۲۰۰۸.

پیوند به بیرونویرایش