Elektronika

Elektronika - tai mokslas apie elektronų srauto valdymą. Ji susijusi su grandinėmis, sudarytomis iš komponentų, kurie valdo elektros srautą. Elektronika yra fizikos ir elektros inžinerijos dalis.

Elektros komponentai, pavyzdžiui, tranzistoriai ir relės, gali veikti kaip jungikliai. Tai leidžia naudoti elektrines grandines informacijai apdoroti ir perduoti dideliais atstumais. Elektros grandinės taip pat gali priimti silpną signalą (pvz., šnabždesį) ir jį sustiprinti (padaryti garsesnį).

Dauguma elektroninių sistemų skirstomos į dvi kategorijas:

Informacijos apdorojimas ir platinimas. Jos vadinamos ryšių sistemomis.
Energijos konversija ir paskirstymas. Jos vadinamos valdymo sistemomis.

Vienas iš būdų, kaip vertinti elektroninę sistemą, yra padalyti ją į tris dalis:

Įėjimai - elektriniai arba mechaniniai jutikliai, kurie priima signalus iš fizinio pasaulio (temperatūros, slėgio ir pan.) ir paverčia juos elektros srovės ir įtampos signalais.
Signalų apdorojimo grandinės - jas sudaro elektroniniai komponentai, sujungti tarpusavyje, kad būtų galima valdyti, interpretuoti ir transformuoti signaluose esančią informaciją.
Išėjimai - valdikliai arba kiti įtaisai, kurie srovės ir įtampos signalus paverčia žmogui suprantama informacija.

Pavyzdžiui, televizoriaus įvestis yra iš antenos, o kabelinės televizijos atveju - iš kabelio gaunamas transliacijos signalas.

Televizoriaus signalų apdorojimo grandinės naudoja priimtame signale esančią ryškumo, spalvų ir garso informaciją televizoriaus išvesties įrenginiams valdyti. Ekrano išvesties įtaisas gali būti kineskopas (CRT) arba plazminis ar skystųjų kristalų ekranas. Garso išvesties įrenginys gali būti magnetu varomas garso garsiakalbis. Ekrano išvesties įtaisai signalų apdorojimo grandinių informaciją apie ryškumą ir spalvas paverčia matomu vaizdu, rodomu ekrane. Garso išvesties įrenginys apdorotą garso informaciją paverčia garsais, kuriuos gali girdėti klausytojai.

Analizuojant grandinę ir (arba) tinklą, reikia žinoti įvesties ir signalo apdorojimo grandinę bei nustatyti išvestį. Įėjimo ir išėjimo žinojimas ir signalų apdorojimo dalies nustatymas arba projektavimas vadinamas sinteze.

Spausdintinė plokštė.

Istorija

Žmonės pradėjo eksperimentuoti su elektra dar 600 m. pr. m. e., kai Talis iš Mileto atrado, kad trinant gintarą į kailį, jie traukia vienas kitą.

Nuo XX a. 6-ojo dešimtmečio prietaisuose elektros srautui valdyti buvo naudojami stikliniai arba metaliniai vakuuminiai vamzdeliai. Naudojant šiuos komponentus mažos galios įtampa galima pakeisti kitą. Tai sukėlė revoliuciją radijuje ir sudarė sąlygas kitiems išradimams.

Septintajame dešimtmetyje ir aštuntojo dešimtmečio pradžioje tranzistoriai ir puslaidininkiai pradėjo keisti vakuumines lempas. Tranzistorius galima pagaminti daug mažesnius nei vakuumines lempas ir jie gali veikti naudodami mažiau energijos.

Maždaug tuo pačiu metu buvo pradėti plačiai naudoti integriniai grandynai (grandynai, turintys daug labai mažų tranzistorių, išdėstytų ant labai plonų silicio gabalėlių). Integriniai grandynai leido sumažinti elektronikos gaminiams gaminti reikalingų dalių skaičių ir apskritai gerokai atpigino gaminius.

Analoginės grandinės

Analoginės grandinės naudojamos signalams, kurių amplitudės yra įvairios. Apskritai analoginės grandinės matuoja arba valdo signalų amplitudę. Elektronikos pradžioje visuose elektroniniuose prietaisuose buvo naudojamos analoginės grandinės. Analoginės grandinės dažnis dažnai matuojamas arba valdomas apdorojant analoginius signalus. Nors kuriama daugiau skaitmeninių grandinių, analoginės grandinės visada bus reikalingos, nes pasaulis ir jo žmonės veikia analogiškai.

Impulsinės grandinės

Impulsinės grandinės naudojamos signalams, kuriems reikia greitų energijos impulsų. Pavyzdžiui, orlaivių ir antžeminių radarų įranga veikia naudodama impulsines grandines, kad sukurtų ir išsiųstų didelės galios radijo energijos pliūpsnius iš radarų siųstuvų. Specialios antenos (dėl savo formos vadinamos spindulio arba lėkštės antenomis) naudojamos didelės galios impulsams siųsti ("perduoti") ta kryptimi, kuria nukreipta spindulio arba lėkštės antena.

Radaro siųstuvo radijo energijos impulsai arba pliūpsniai pataiko į kietus ir metalinius objektus ir atsispindi nuo jų (yra "atspindimi"). Kietieji objektai - tai tokie daiktai kaip pastatai, kalvos ir kalnai. Metaliniai objektai - tai viskas, kas pagaminta iš metalo, pavyzdžiui, lėktuvai, tiltai ar net objektai kosmose, pavyzdžiui, palydovai. Atsispindėjusią radaro energiją aptinka radaro impulsiniai imtuvai, kuriuose kartu naudojamos impulsinės ir skaitmeninės grandinės. Impulsinės ir skaitmeninės grandinės radaro impulsiniuose imtuvuose naudojamos objektų, kurie atspindėjo didelės galios radaro siųstuvo impulsus, vietai ir atstumui parodyti.

Kontroliuojant, kaip dažnai radaro siųstuvas siunčia greitus radaro energijos impulsus (tai vadinama siųstuvo impulsų trukme) ir per kiek laiko atsispindėjusi impulsų energija grįžta į radaro imtuvą, galima nustatyti ne tik objektų buvimo vietą, bet ir jų atstumą. Radaro imtuvo skaitmeninės grandinės apskaičiuoja atstumą iki objekto žinodamos laiko intervalą tarp energijos impulsų. Radaro imtuvo skaitmeninės grandinės skaičiuoja, kiek laiko tarp impulsų praeina, kad radaro imtuvas aptiktų objekto atspindėtą energiją. Kadangi radaro impulsai siunčiami ir priimami maždaug šviesos greičiu, atstumą iki objekto galima lengvai apskaičiuoti. Skaitmeninėse grandinėse tai daroma šviesos greitį dauginant iš laiko, per kurį gaunama nuo objekto atsispindėjusi radaro energija.

Laikas tarp impulsų (dažnai vadinamas "impulsų dažnio laiku" arba PRT) nustato ribą, kokiu atstumu galima aptikti objektą. Šis atstumas vadinamas radaro siųstuvo ir imtuvo veikimo nuotoliu. Radarų siųstuvai ir imtuvai naudoja ilgą PRT, kad nustatytų atstumą iki toli esančių objektų. Ilgas PRT leidžia tiksliai nustatyti atstumą, pavyzdžiui, iki Mėnulio. Greitieji PRT naudojami siekiant nustatyti objektus, kurie yra daug arčiau, pavyzdžiui, laivus jūroje, aukštai skrendančius orlaivius arba greitkeliuose greitai judančių automobilių greitį.

Skaitmeninės grandinės

Skaitmeninės grandinės naudojamos signalams, kurie tik įsijungia ir išsijungia, o ne dažnai veikia lygiais tarp įjungimo ir išjungimo. Skaitmeninių grandinių aktyvūs komponentai paprastai turi vieną signalo lygį, kai yra įjungti, ir kitą signalo lygį, kai yra išjungti. Apskritai skaitmeninėse grandinėse komponentas yra tik įjungiamas ir išjungiamas.

Kompiuteriai ir elektroniniai laikrodžiai yra elektroninių prietaisų, kuriuos daugiausia sudaro skaitmeninės grandinės, pavyzdžiai.

Pagrindiniai blokai:

Loginiai vartai
Šlepetės
Skaitikliai

Sudėtingi prietaisai:

Skaitmeninės grandinės - pusinio sumatoriaus - schema

Susiję puslapiai

Elektros ir elektronikos inžinierių institutas
Elektra

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra elektronika?

A: Elektronika - tai mokslas apie elektrą (elektronų srautą) ir jos panaudojimą kuriant tokius dalykus kaip kompiuteriai. Joje naudojamos grandinės, sudarytos iš komponentų ir jungiamųjų laidų, kad būtų galima atlikti naudingus dalykus.

K: Kokie mokslai yra elektronikos pagrindas?

A: Elektronikos mokslas yra fizikos mokslas, o realiame gyvenime jis pritaikomas elektros inžinerijos srityje.

K: Kokie yra elektroninių komponentų pavyzdžiai?

A: Elektroninių komponentų pavyzdžiai yra tranzistoriai, saugikliai, jungikliai, baterijos, varikliai, transformatoriai, šviesos diodai ir lemputės.

K: Kaip elektroninę sistemą galima suskaidyti į dalis?

A: Elektroninę sistemą galima suskirstyti į tris dalis: įėjimus, signalų apdorojimo grandines ir išėjimus. Įėjimai yra elektriniai arba mechaniniai jutikliai, kurie priima signalus iš fizinio pasaulio ir paverčia juos elektros srovės ir įtampos signalais. Signalų apdorojimo grandines sudaro elektroniniai komponentai, sujungti tarpusavyje, kad būtų galima valdyti, interpretuoti ir transformuoti signaluose esančią informaciją. Išėjimai - tai aktyvatoriai arba kiti įtaisai, kurie srovės ir įtampos signalus vėl paverčia žmogui suprantama informacija.

K: Kaip veikia televizorius?

A: Televizoriaus įvestis - iš antenos arba kabelinės televizijos kabelio gaunamas transliacijos signalas. Televizoriaus viduje esančios signalų apdorojimo grandinės naudoja priimtame signale esančią ryškumo, spalvų ir garso informaciją, kad valdytų jo išvesties įrenginius, tokius kaip kineskopas, plazminis arba skystųjų kristalų ekranas (ekrano išvesties įrenginys), magnetu varomas garso garsiakalbis (garso išvesties įrenginys) ir t. t., kurie šiuos signalus paverčia atitinkamai matomais vaizdais, rodomais ekrane, arba garsais, kuriuos girdi klausytojai.

K: Kas yra grandinės ir (arba) tinklo analizė?

A: Analizuojant grandinę (tinklą), reikia žinoti jos įvesties ir signalo apdorojimo grandinę, kad būtų galima sužinoti, koks bus jos išėjimas.

K: Kas yra sintezė, kai kalbama apie elektroniką?

A: Sintezė apima tiek įvesties, tiek išvesties žinojimą, tada išsiaiškinama arba suprojektuojama, kokios signalų apdorojimo dalies reikės, kad visa tai tinkamai veiktų kartu.